JP2000299376A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置及び半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JP2000299376A JP2000299376A JP11106072A JP10607299A JP2000299376A JP 2000299376 A JP2000299376 A JP 2000299376A JP 11106072 A JP11106072 A JP 11106072A JP 10607299 A JP10607299 A JP 10607299A JP 2000299376 A JP2000299376 A JP 2000299376A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- connection hole
- etching
- wiring
- wiring groove
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 デュアルダマシン法においては、配線溝の下
方の接続孔内に配線材料が埋め込まれ難いため、ボイド
の形成による導電性の劣化が懸念される。 【解決手段】 下層絶縁膜15及びその上方に設けられ
た上層絶縁膜16と、上層絶縁膜16に形成された配線
溝16aと、配線溝16aの底面から下方に延設された
状態で下層絶縁膜15に形成された側壁がテーパ形状の
接続孔15aと、接続孔15a及び配線溝16a内に埋
め込まれた配線材料22とを備えている。これによっ
て、配線溝16aと接続孔15aとの内部に同時に配線
材料22を埋め込む際、接続孔15a内が配線材料22
で埋め込まれ易くなる。
方の接続孔内に配線材料が埋め込まれ難いため、ボイド
の形成による導電性の劣化が懸念される。 【解決手段】 下層絶縁膜15及びその上方に設けられ
た上層絶縁膜16と、上層絶縁膜16に形成された配線
溝16aと、配線溝16aの底面から下方に延設された
状態で下層絶縁膜15に形成された側壁がテーパ形状の
接続孔15aと、接続孔15a及び配線溝16a内に埋
め込まれた配線材料22とを備えている。これによっ
て、配線溝16aと接続孔15aとの内部に同時に配線
材料22を埋め込む際、接続孔15a内が配線材料22
で埋め込まれ易くなる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特には下層導電層に接続される埋め
込み配線を有する半導体装置及びその製造方法に関す
る。
の製造方法に関し、特には下層導電層に接続される埋め
込み配線を有する半導体装置及びその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】超高集積回路(ULSI:Ultra Large
Scale Integrated-circuit)のような集積度の高い半導
体装置では、信号伝搬の高速化と共に、消費電力の増大
によって深刻化するマイグレーションに対する高い耐性
が要求されている。このような半導体装置の配線材料と
しては、アルミニウム合金(0.5%の銅を含有するア
ルミニウム、1%のシリコンと0.5%の銅を含有する
アルミニウム等)が用いられてきた。そして、さらなる
信号伝搬の高速化を達成するためには、比抵抗が約1.
8Ωcmと低く、かつ耐エレクトロマイグレーション特
性がアルミニウムよりも一桁程度高い銅を配線材料とし
て用いることが期待されている。
Scale Integrated-circuit)のような集積度の高い半導
体装置では、信号伝搬の高速化と共に、消費電力の増大
によって深刻化するマイグレーションに対する高い耐性
が要求されている。このような半導体装置の配線材料と
しては、アルミニウム合金(0.5%の銅を含有するア
ルミニウム、1%のシリコンと0.5%の銅を含有する
アルミニウム等)が用いられてきた。そして、さらなる
信号伝搬の高速化を達成するためには、比抵抗が約1.
8Ωcmと低く、かつ耐エレクトロマイグレーション特
性がアルミニウムよりも一桁程度高い銅を配線材料とし
て用いることが期待されている。
【0003】銅配線の加工方法としては、デュアルダマ
シン法を適用することが検討されている。このデュアル
ダマシン法は、接続孔とこの接続孔上に重なる配線溝と
を層間絶縁膜に形成し、これらの接続孔及び配線溝に同
時に配線材料を埋め込んだ後、化学的機械研磨(Chemic
al Mechanical Polishing 、以下CMPと記す)法によ
って層間絶縁膜上の余分な配線材料を除去する方法であ
る。このようなデュアルダマシン法では、配線材料の埋
め込みやその後のCMP工程が1回で済むことから、コ
スト的な利点が高い。
シン法を適用することが検討されている。このデュアル
ダマシン法は、接続孔とこの接続孔上に重なる配線溝と
を層間絶縁膜に形成し、これらの接続孔及び配線溝に同
時に配線材料を埋め込んだ後、化学的機械研磨(Chemic
al Mechanical Polishing 、以下CMPと記す)法によ
って層間絶縁膜上の余分な配線材料を除去する方法であ
る。このようなデュアルダマシン法では、配線材料の埋
め込みやその後のCMP工程が1回で済むことから、コ
スト的な利点が高い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、デュアルダ
マシン法においては、配線溝の内部と接続孔の内部とに
配線材料を同時に埋め込むため、配線溝の底面からさら
に掘り下げられた状態の接続孔内部には配線材料が埋め
込まれ難い。このため、接続孔の配線材料内にはボイド
が形成され易く、導電性不良が発生し易いといった問題
がある。
マシン法においては、配線溝の内部と接続孔の内部とに
配線材料を同時に埋め込むため、配線溝の底面からさら
に掘り下げられた状態の接続孔内部には配線材料が埋め
込まれ難い。このため、接続孔の配線材料内にはボイド
が形成され易く、導電性不良が発生し易いといった問題
がある。
【0005】そこで本発明は、接続孔内にも配線材料を
容易に埋め込むことが可能で、接続孔内における配線材
料の導電性を確保することができる半導体装置及びその
製造方法を提供することを目的としている。
容易に埋め込むことが可能で、接続孔内における配線材
料の導電性を確保することができる半導体装置及びその
製造方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明の半導体装置は、下層絶縁膜及びその上
方に設けられた上層絶縁膜と、前記上層絶縁膜に形成さ
れた配線溝と、前記配線溝の底面から下方に延設された
状態で前記下層絶縁膜に形成された側壁がテーパ形状の
接続孔と、前記接続孔及び前記配線溝内に埋め込まれた
配線材料とを備えたことを特徴としている。
るための本発明の半導体装置は、下層絶縁膜及びその上
方に設けられた上層絶縁膜と、前記上層絶縁膜に形成さ
れた配線溝と、前記配線溝の底面から下方に延設された
状態で前記下層絶縁膜に形成された側壁がテーパ形状の
接続孔と、前記接続孔及び前記配線溝内に埋め込まれた
配線材料とを備えたことを特徴としている。
【0007】このような構成の半導体装置では、配線溝
の底面から下方に延設されている接続孔の側壁がテーパ
形状であることから、前記配線材料が配線溝と接続孔内
とに同時に埋め込まれたものであっても、この配線材料
は配線溝下の接続孔内にも容易に埋め込まれたものにな
る。
の底面から下方に延設されている接続孔の側壁がテーパ
形状であることから、前記配線材料が配線溝と接続孔内
とに同時に埋め込まれたものであっても、この配線材料
は配線溝下の接続孔内にも容易に埋め込まれたものにな
る。
【0008】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
下層絶縁膜上の上層絶縁膜に配線溝を形成すると共に当
該配線溝の底面から下方に延設する状態で前記下層絶縁
膜に接続孔を形成する工程と、前記配線溝と前記接続孔
との内部に同時に配線材料を埋め込む工程とを有する半
導体装置の製造方法において、前記下層絶縁膜に接続孔
を形成する際には、当該接続孔の側壁をテーパ形状に加
工することを特徴としている。
下層絶縁膜上の上層絶縁膜に配線溝を形成すると共に当
該配線溝の底面から下方に延設する状態で前記下層絶縁
膜に接続孔を形成する工程と、前記配線溝と前記接続孔
との内部に同時に配線材料を埋め込む工程とを有する半
導体装置の製造方法において、前記下層絶縁膜に接続孔
を形成する際には、当該接続孔の側壁をテーパ形状に加
工することを特徴としている。
【0009】このような製造方法では、配線溝の底面か
ら下方に延設される接続孔の側壁がテーパ形状に加工さ
れるため、これらの配線溝と接続孔とに対して同時に配
線材料を埋め込む際には、接続孔内にも容易に配線材料
が供給されるようになる。したがって、接続孔内は配線
材料によって十分に埋め込まれる。
ら下方に延設される接続孔の側壁がテーパ形状に加工さ
れるため、これらの配線溝と接続孔とに対して同時に配
線材料を埋め込む際には、接続孔内にも容易に配線材料
が供給されるようになる。したがって、接続孔内は配線
材料によって十分に埋め込まれる。
【0010】また、この製造方法においては、前記下層
絶縁膜を無機材料からなるものとする。このようにした
場合、接続孔を形成するために下層絶縁膜をエッチング
する際には、エッチング保護膜となる反応生成物をエッ
チング側壁に付着させながらエッチングが進行する。こ
のため、エッチング側壁、すなわち接続孔の側壁がテー
パ形状に加工される。
絶縁膜を無機材料からなるものとする。このようにした
場合、接続孔を形成するために下層絶縁膜をエッチング
する際には、エッチング保護膜となる反応生成物をエッ
チング側壁に付着させながらエッチングが進行する。こ
のため、エッチング側壁、すなわち接続孔の側壁がテー
パ形状に加工される。
【0011】さらに、下層絶縁膜が無機材料からなるも
のである場合に、前記上層絶縁膜を有機材料からなるも
のとしても良い。この場合には、前記接続孔及び前記配
線溝を形成する工程では、前記上層絶縁膜及び前記下層
絶縁膜をパターンエッチングして当該下層絶縁膜に前記
接続孔を形成した後、前記上層絶縁膜をパターンエッチ
ングして当該上層絶縁膜に前記配線溝を形成することと
する。
のである場合に、前記上層絶縁膜を有機材料からなるも
のとしても良い。この場合には、前記接続孔及び前記配
線溝を形成する工程では、前記上層絶縁膜及び前記下層
絶縁膜をパターンエッチングして当該下層絶縁膜に前記
接続孔を形成した後、前記上層絶縁膜をパターンエッチ
ングして当該上層絶縁膜に前記配線溝を形成することと
する。
【0012】このような方法では、無機材料からなる下
層絶縁膜に対して有機材料からなる上層絶縁膜が選択的
にエッチングされるため、下層絶縁膜に接続孔を形成し
た後この接続孔に重ねて配線溝を形成する際のエッチン
グにおいて、接続孔の側壁形状が保たれる。
層絶縁膜に対して有機材料からなる上層絶縁膜が選択的
にエッチングされるため、下層絶縁膜に接続孔を形成し
た後この接続孔に重ねて配線溝を形成する際のエッチン
グにおいて、接続孔の側壁形状が保たれる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置及びそ
の製造方法実施の形態を図面に基づいて詳細に説明す
る。ここでは、図1に示すような本発明の半導体装置の
構成を説明する前に、図2〜図4の断面工程図に基づい
てその製造方法を説明する。
の製造方法実施の形態を図面に基づいて詳細に説明す
る。ここでは、図1に示すような本発明の半導体装置の
構成を説明する前に、図2〜図4の断面工程図に基づい
てその製造方法を説明する。
【0014】先ず、図2(a)に示すように、基板(図
示省略)上の低誘電膜11に配線溝11aを形成する。
低誘電膜11としては、例えばダウケミカル社製のSi
LKに代表されるようなポリアリールエーテルと称され
る有機ポリマーを用いる。次に、配線溝11aの内壁を
覆う状態でバリアメタル層12を形成した後、配線溝1
1a内を配線材料13で埋め込む。バリアメタル層12
は例えばタンタル(Ta)からなるものであり、配線材
料13は銅(Cu)からなることとする。
示省略)上の低誘電膜11に配線溝11aを形成する。
低誘電膜11としては、例えばダウケミカル社製のSi
LKに代表されるようなポリアリールエーテルと称され
る有機ポリマーを用いる。次に、配線溝11aの内壁を
覆う状態でバリアメタル層12を形成した後、配線溝1
1a内を配線材料13で埋め込む。バリアメタル層12
は例えばタンタル(Ta)からなるものであり、配線材
料13は銅(Cu)からなることとする。
【0015】その後、CMP法によって低誘電膜11上
の配線材料13及びバリアメタル層12を除去し、配線
溝11a内に下層配線13aを形成する。
の配線材料13及びバリアメタル層12を除去し、配線
溝11a内に下層配線13aを形成する。
【0016】以上の後、低誘電膜11上及び下層配線1
3a上に、下層配線13aを構成する材料(例えば銅)
の拡散を防止するための窒化シリコン膜14を形成す
る。
3a上に、下層配線13aを構成する材料(例えば銅)
の拡散を防止するための窒化シリコン膜14を形成す
る。
【0017】次に、窒化シリコン膜14上に、無機材料
からなる下層絶縁膜15を形成する。この下層絶縁膜1
5は、例えば酸化シリコン系の材料からなり、一例とし
ては無添加の酸化シリコン(non-dopet silicate glas
s、以下NSGと記す)の間にフッ素を添加した酸化シ
リコン(fluorinate silicate glass 、以下FSGと記
す)を挟んでなる3層構造であることとする。
からなる下層絶縁膜15を形成する。この下層絶縁膜1
5は、例えば酸化シリコン系の材料からなり、一例とし
ては無添加の酸化シリコン(non-dopet silicate glas
s、以下NSGと記す)の間にフッ素を添加した酸化シ
リコン(fluorinate silicate glass 、以下FSGと記
す)を挟んでなる3層構造であることとする。
【0018】次いで、下層絶縁膜15上に、有機材料か
らなる上層絶縁膜16を形成する。この上層絶縁膜16
は、例えば上述のSiLKや、その他のポリアリールエ
ーテル、またはその他の有機ポリマーからなるものであ
る。
らなる上層絶縁膜16を形成する。この上層絶縁膜16
は、例えば上述のSiLKや、その他のポリアリールエ
ーテル、またはその他の有機ポリマーからなるものであ
る。
【0019】次に、上層絶縁膜16上に、下層マスク層
17を形成し、さらにこの上部に下層マスク層17とは
異なる材質の上層マスク層18を形成する。この下層マ
スク槽17は、下層絶縁膜15に接続孔を形成する際の
エッチングマスクになるものである。また、上層マスク
層18は、上層絶縁膜16に配線溝を形成する際のエッ
チングマスクになるものである。ここでは、下層マスク
層17は例えば酸化シリコンからなるもので、上層マス
ク層18は例えば窒化シリコンからなるものとする。
17を形成し、さらにこの上部に下層マスク層17とは
異なる材質の上層マスク層18を形成する。この下層マ
スク槽17は、下層絶縁膜15に接続孔を形成する際の
エッチングマスクになるものである。また、上層マスク
層18は、上層絶縁膜16に配線溝を形成する際のエッ
チングマスクになるものである。ここでは、下層マスク
層17は例えば酸化シリコンからなるもので、上層マス
ク層18は例えば窒化シリコンからなるものとする。
【0020】次に、図2(b)に示すように、上層マス
ク層18をパターンエッチングし、銅配線13aの上方
の上層マスク層18部分に第1開口部18aを形成す
る。この第1開口部18aは、上層絶縁膜16に形成さ
れる配線溝のパターンになっていることとする。ここで
は、先ず、リソグラフィー法によって上層マスク層18
上にレジストパターン(図示省略)を形成した後、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、
上層マスク層18をエッチングする。そして、このエッ
チングの後には、レジストパターンを除去する。
ク層18をパターンエッチングし、銅配線13aの上方
の上層マスク層18部分に第1開口部18aを形成す
る。この第1開口部18aは、上層絶縁膜16に形成さ
れる配線溝のパターンになっていることとする。ここで
は、先ず、リソグラフィー法によって上層マスク層18
上にレジストパターン(図示省略)を形成した後、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、
上層マスク層18をエッチングする。そして、このエッ
チングの後には、レジストパターンを除去する。
【0021】上層マスク層18のエッチング条件の一例
としては、エッチングガスとして3フッ化メタン(CH
F3 )を30sccm、一酸化炭素(CO)を150s
ccm、酸素ガス(O2 ) を10sccmの流量で供給
し、RFプラズマを1000W、エッチング雰囲気内圧
力を6Pa、下部電極温度を20℃に設定する。ここ
で、sccmは、standard cubic centimeter / minute
s であることとする。そして、オーバーエッチング量を
30%とし、面内均一性±8%、エッチングレート45
0nm/分で窒化シリコンからなる上層マスク層18を
エッチングして第1開口部18aを形成する。
としては、エッチングガスとして3フッ化メタン(CH
F3 )を30sccm、一酸化炭素(CO)を150s
ccm、酸素ガス(O2 ) を10sccmの流量で供給
し、RFプラズマを1000W、エッチング雰囲気内圧
力を6Pa、下部電極温度を20℃に設定する。ここ
で、sccmは、standard cubic centimeter / minute
s であることとする。そして、オーバーエッチング量を
30%とし、面内均一性±8%、エッチングレート45
0nm/分で窒化シリコンからなる上層マスク層18を
エッチングして第1開口部18aを形成する。
【0022】また、このエッチングにおいては、マグネ
トロン型カソードカップルエッチング装置、二周波励起
容量結合プラズマエッチング装置、ICP(inductive
coupled plasma)型エッチング装置、ヘリコン波励起プ
ラズマエッチング装置及びECR(electron cyclotron
resonance) 型プラズマエッチング装置の中から適宜選
択されたエッチング装置を好適に用いることができる。
尚、以降の工程で行われるエッチングにおいてもこれら
のエッチング装置を好適に用いることができる。
トロン型カソードカップルエッチング装置、二周波励起
容量結合プラズマエッチング装置、ICP(inductive
coupled plasma)型エッチング装置、ヘリコン波励起プ
ラズマエッチング装置及びECR(electron cyclotron
resonance) 型プラズマエッチング装置の中から適宜選
択されたエッチング装置を好適に用いることができる。
尚、以降の工程で行われるエッチングにおいてもこれら
のエッチング装置を好適に用いることができる。
【0023】以上の後、図2(c)に示すように、下層
マスク層17をパターンエッチングし、第1開口部18
a内の下層マスク層17部分に第2開口部17aを形成
する。この第2開口部17aは、下層絶縁膜15に形成
される接続孔のパターンになっていることとする。ここ
では、先ず、リソグラフィー法によって下層マスク層1
7及び上層マスク層18上にレジストパターン(図示省
略)を形成した後、このレジストパターンをマスクにし
て下層マスク層17をエッチングして第2開口部17a
を形成する。
マスク層17をパターンエッチングし、第1開口部18
a内の下層マスク層17部分に第2開口部17aを形成
する。この第2開口部17aは、下層絶縁膜15に形成
される接続孔のパターンになっていることとする。ここ
では、先ず、リソグラフィー法によって下層マスク層1
7及び上層マスク層18上にレジストパターン(図示省
略)を形成した後、このレジストパターンをマスクにし
て下層マスク層17をエッチングして第2開口部17a
を形成する。
【0024】下層マスク層17のエッチング条件の一例
としては、エッチングガスとして8フッ化シクロブタン
(C4 F8 )を10sccm、一酸化炭素を200sc
cm、アルゴン(Ar)を400sccmの流量で供給
し、RFプラズマを1700W、エッチング雰囲気内圧
力を7Pa、下部電極温度を20℃に設定する。そし
て、オーバーエッチング量を30%とし、面内均一性±
5%、エッチングレート360nm/分で酸化シリコン
からなる下層マスク層17をエッチングする。
としては、エッチングガスとして8フッ化シクロブタン
(C4 F8 )を10sccm、一酸化炭素を200sc
cm、アルゴン(Ar)を400sccmの流量で供給
し、RFプラズマを1700W、エッチング雰囲気内圧
力を7Pa、下部電極温度を20℃に設定する。そし
て、オーバーエッチング量を30%とし、面内均一性±
5%、エッチングレート360nm/分で酸化シリコン
からなる下層マスク層17をエッチングする。
【0025】次に、図3(d)に示すように、下層マス
ク層17をエッチングマスクとし、且つ上層マスク18
aに対しても選択比の取れる条件で、第2開口部17a
の下方の上層絶縁膜16をエッチング除去する。
ク層17をエッチングマスクとし、且つ上層マスク18
aに対しても選択比の取れる条件で、第2開口部17a
の下方の上層絶縁膜16をエッチング除去する。
【0026】このようなエッチング条件の一例として
は、エッチングガスとして酸素ガスを5sccm、窒素
ガス(N2 )を45sccmの流量で供給し、RFプラ
ズマを1600W、エッチング雰囲気内圧力を7Pa、
下部電極温度を−20℃に設定する。そして、オーバー
エッチング量を30%とし、面内均一性±8%、エッチ
ングレート200nm/分で、SiLKからなる有機系
の上層絶縁膜16をエッチングし、同時にレジストパタ
ーンも除去する。そして、上層絶縁膜16上には、下層
マスク層17及び上層マスク層18を残す。
は、エッチングガスとして酸素ガスを5sccm、窒素
ガス(N2 )を45sccmの流量で供給し、RFプラ
ズマを1600W、エッチング雰囲気内圧力を7Pa、
下部電極温度を−20℃に設定する。そして、オーバー
エッチング量を30%とし、面内均一性±8%、エッチ
ングレート200nm/分で、SiLKからなる有機系
の上層絶縁膜16をエッチングし、同時にレジストパタ
ーンも除去する。そして、上層絶縁膜16上には、下層
マスク層17及び上層マスク層18を残す。
【0027】次に、図3(e)に示すように、上層マス
ク層18及び上層絶縁膜16に対して、下層絶縁膜15
を選択的にエッチングすることで、第2開口部17aの
下方の下層絶縁膜15を除去し、下層絶縁膜15に接続
孔15aを形成する。このエッチングは、接続孔15a
の側壁がテーパ形状になるような条件で行うこととす
る。この際、接続孔15aの側壁のテーパ角度θの範囲
を80°≦θ<90°に設定することで、接続孔15a
内への配線材料の埋め込み易さを確保する。そして、好
ましくは、このテーパ角度θの範囲を86°≦θ≦88
°に設定することで、高アスペクト比の接続孔15aに
おいて底面の接続面積を確保すると共に、さらなる接続
孔15a内への配線材料の埋め込み易さを確保する。ま
た、接続孔15aの側壁のテーパ形状は、下層絶縁膜1
5の下面に対する側壁の各高さ部分のテーパ角度θが、
上述のようなテーパ角度θの範囲内において連続的また
は段階的に変化する形状も含むこととする。
ク層18及び上層絶縁膜16に対して、下層絶縁膜15
を選択的にエッチングすることで、第2開口部17aの
下方の下層絶縁膜15を除去し、下層絶縁膜15に接続
孔15aを形成する。このエッチングは、接続孔15a
の側壁がテーパ形状になるような条件で行うこととす
る。この際、接続孔15aの側壁のテーパ角度θの範囲
を80°≦θ<90°に設定することで、接続孔15a
内への配線材料の埋め込み易さを確保する。そして、好
ましくは、このテーパ角度θの範囲を86°≦θ≦88
°に設定することで、高アスペクト比の接続孔15aに
おいて底面の接続面積を確保すると共に、さらなる接続
孔15a内への配線材料の埋め込み易さを確保する。ま
た、接続孔15aの側壁のテーパ形状は、下層絶縁膜1
5の下面に対する側壁の各高さ部分のテーパ角度θが、
上述のようなテーパ角度θの範囲内において連続的また
は段階的に変化する形状も含むこととする。
【0028】このようなエッチング条件の一例として
は、エッチングガスとして8フッ化シクロブタンを10
sccm、一酸化炭素を300sccm、アルゴンを3
00sccmの流量で供給し、RFプラズマを1700
W、エッチング雰囲気内圧力を7Pa、下部電極温度を
20℃に設定する。そして、オーバーエッチング量を3
0%として、NSG/FSG/NSGの3層構造の下層
絶縁膜15をエッチングする。このエッチングにおいて
は、NSGの面内均一性±5%、エッチングレート30
0nm/分、FSGの面内均一性±5%、エッチングレ
ート420nm/分に対して、窒化シリコンからなる上
層マスク層18の面内均一性±10%、エッチングレー
ト10nm/分となる。また、このエッチングにおいて
は、酸化シリコンからなる下層マスク層17の露出部分
もエッチング除去される。
は、エッチングガスとして8フッ化シクロブタンを10
sccm、一酸化炭素を300sccm、アルゴンを3
00sccmの流量で供給し、RFプラズマを1700
W、エッチング雰囲気内圧力を7Pa、下部電極温度を
20℃に設定する。そして、オーバーエッチング量を3
0%として、NSG/FSG/NSGの3層構造の下層
絶縁膜15をエッチングする。このエッチングにおいて
は、NSGの面内均一性±5%、エッチングレート30
0nm/分、FSGの面内均一性±5%、エッチングレ
ート420nm/分に対して、窒化シリコンからなる上
層マスク層18の面内均一性±10%、エッチングレー
ト10nm/分となる。また、このエッチングにおいて
は、酸化シリコンからなる下層マスク層17の露出部分
もエッチング除去される。
【0029】以上の後、図3(f)に示すように、上層
マスク層18及び下層絶縁膜15に対して、上層絶縁膜
16を選択的にエッチングすることで、第1開口部18
の下方の上層絶縁膜16を除去し、上層絶縁膜16に配
線溝16aを形成する。
マスク層18及び下層絶縁膜15に対して、上層絶縁膜
16を選択的にエッチングすることで、第1開口部18
の下方の上層絶縁膜16を除去し、上層絶縁膜16に配
線溝16aを形成する。
【0030】このようなエッチング条件の一例として
は、エッチングガスとして酸素ガスを5sccm、窒素
ガスを45sccmの流量で供給し、RFプラズマを1
600W、エッチング雰囲気内圧力を7Pa、下部電極
温度を−20℃に設定する。そして、オーバーエッチン
グ量を30%とし、面内均一性±8%、エッチングレー
ト200nm/分で、SiLKからなる有機系の上層絶
縁膜16をエッチングし、上層絶縁膜16に配線溝16
aを形成する。このエッチングにおいては、窒化シリコ
ンからなる上層マスク18a及び酸化シリコン系材料か
らなる下層絶縁膜15に対する上層絶縁膜16の選択比
は無限大になる。
は、エッチングガスとして酸素ガスを5sccm、窒素
ガスを45sccmの流量で供給し、RFプラズマを1
600W、エッチング雰囲気内圧力を7Pa、下部電極
温度を−20℃に設定する。そして、オーバーエッチン
グ量を30%とし、面内均一性±8%、エッチングレー
ト200nm/分で、SiLKからなる有機系の上層絶
縁膜16をエッチングし、上層絶縁膜16に配線溝16
aを形成する。このエッチングにおいては、窒化シリコ
ンからなる上層マスク18a及び酸化シリコン系材料か
らなる下層絶縁膜15に対する上層絶縁膜16の選択比
は無限大になる。
【0031】次に、図4(g)に示すように、接続孔1
5aの底部にある窒化シリコン膜14をエッチング除去
し、この窒化シリコン膜14に開口部14aを形成して
接続孔15aの下方に銅配線13aを露出させる。
5aの底部にある窒化シリコン膜14をエッチング除去
し、この窒化シリコン膜14に開口部14aを形成して
接続孔15aの下方に銅配線13aを露出させる。
【0032】このようなエッチング条件の一例として
は、エッチングガスとして3フッ化メタンを60scc
mの流量で供給し、RFプラズマを700W、エッチン
グ雰囲気内圧力を6Pa、下部電極温度を20℃に設定
する。そして、オーバーエッチング量を30%とし、面
内均一性±8%、エッチングレート200nm/分で窒
化シリコン膜14をエッチングする。このエッチングに
おいては、窒化シリコンからなる上層マスク層18もエ
ッチング除去される。この際、酸化シリコンからなる下
層マスク層17及び酸化シリコン系材料からなる下層絶
縁膜15も多少エッチングされるものの、肩落ちする程
度である。
は、エッチングガスとして3フッ化メタンを60scc
mの流量で供給し、RFプラズマを700W、エッチン
グ雰囲気内圧力を6Pa、下部電極温度を20℃に設定
する。そして、オーバーエッチング量を30%とし、面
内均一性±8%、エッチングレート200nm/分で窒
化シリコン膜14をエッチングする。このエッチングに
おいては、窒化シリコンからなる上層マスク層18もエ
ッチング除去される。この際、酸化シリコンからなる下
層マスク層17及び酸化シリコン系材料からなる下層絶
縁膜15も多少エッチングされるものの、肩落ちする程
度である。
【0033】その後、図4(h)に示すように、デュア
ルダマシン法によって配線を形成する。この際、先ず、
スパッタ法またはCVD(chemical mechamical deposi
tion)法によって、接続孔15a及び配線溝16aの内
壁を覆う状態でバリアメタル(例えばタンタル)層21
を形成する。次いで、スパッタ法、CVD法または電解
メッキ法によって、接続孔15a及び配線溝16aの内
部が埋め込まれるまで配線材料(例えば銅)22を堆積
させる。なお、電解メッキによる場合には、配線材料と
同種の材料でシード層を形成しておく。
ルダマシン法によって配線を形成する。この際、先ず、
スパッタ法またはCVD(chemical mechamical deposi
tion)法によって、接続孔15a及び配線溝16aの内
壁を覆う状態でバリアメタル(例えばタンタル)層21
を形成する。次いで、スパッタ法、CVD法または電解
メッキ法によって、接続孔15a及び配線溝16aの内
部が埋め込まれるまで配線材料(例えば銅)22を堆積
させる。なお、電解メッキによる場合には、配線材料と
同種の材料でシード層を形成しておく。
【0034】以上の後、図1に示したように、CMP法
によって下層マスク層17上の配線材料22及びバリア
メタル層21を除去し、接続孔15a及び配線溝16a
内に配線材料22からなる上層配線22aを、下層配線
13aに接続された状態で形成する。
によって下層マスク層17上の配線材料22及びバリア
メタル層21を除去し、接続孔15a及び配線溝16a
内に配線材料22からなる上層配線22aを、下層配線
13aに接続された状態で形成する。
【0035】以上のようにして形成された半導体装置
は、配線溝16aの底面から下方に接続孔15aが延設
され、この接続孔15aの側壁がテーパ形状に加工され
たものになる。
は、配線溝16aの底面から下方に接続孔15aが延設
され、この接続孔15aの側壁がテーパ形状に加工され
たものになる。
【0036】そして、このような半導体装置の製造方法
では、配線溝16aの底面から下方に延設される接続孔
15aの側壁がテーパ形状に加工されるため、これらの
配線溝16aと接続孔15aとに対して同時に配線材料
22を埋め込む際には、接続孔15a内にも容易に配線
材料22が供給されるようになる。したがって、接続孔
15a内を配線材料22で十分に埋め込むことが可能に
なり、接続孔15a内にポイドが形成され難くなる。こ
の結果、上層配線22aの導電性を確保することが可能
になる。
では、配線溝16aの底面から下方に延設される接続孔
15aの側壁がテーパ形状に加工されるため、これらの
配線溝16aと接続孔15aとに対して同時に配線材料
22を埋め込む際には、接続孔15a内にも容易に配線
材料22が供給されるようになる。したがって、接続孔
15a内を配線材料22で十分に埋め込むことが可能に
なり、接続孔15a内にポイドが形成され難くなる。こ
の結果、上層配線22aの導電性を確保することが可能
になる。
【0037】また、この製造方法においては、下層絶縁
膜15が無機材料で構成されているため、図3(e)を
用いて説明した工程において接続孔15aを形成するた
めに下層絶縁膜15をエッチングする際には、エッチン
グ保護膜となる反応生成物をエッチング側壁に付着させ
ながらエッチングを進行させることが可能になる。しが
って、エッチング側壁、すなわち接続孔15aの側壁を
テーパ形状に加工することが可能になる。
膜15が無機材料で構成されているため、図3(e)を
用いて説明した工程において接続孔15aを形成するた
めに下層絶縁膜15をエッチングする際には、エッチン
グ保護膜となる反応生成物をエッチング側壁に付着させ
ながらエッチングを進行させることが可能になる。しが
って、エッチング側壁、すなわち接続孔15aの側壁を
テーパ形状に加工することが可能になる。
【0038】さらに、この製造方法においては、下層絶
縁膜15が無機材料で構成され、かつ上層絶縁膜16が
有機材料で構成されているため、図3(d)を用いて説
明した工程において上層絶縁膜16をエッチングする際
には、下層絶縁膜15に対して上層絶縁膜16を選択的
にエッチングすることが可能になる。したがって、既に
加工されている接続孔15aの側壁形状を保った状態
で、その上方の上層絶縁膜16をエッチングして配線溝
16aを形成することができる。この結果、目標寸法に
対して高精度に加工された接続孔14aを得ることがで
きる。
縁膜15が無機材料で構成され、かつ上層絶縁膜16が
有機材料で構成されているため、図3(d)を用いて説
明した工程において上層絶縁膜16をエッチングする際
には、下層絶縁膜15に対して上層絶縁膜16を選択的
にエッチングすることが可能になる。したがって、既に
加工されている接続孔15aの側壁形状を保った状態
で、その上方の上層絶縁膜16をエッチングして配線溝
16aを形成することができる。この結果、目標寸法に
対して高精度に加工された接続孔14aを得ることがで
きる。
【0039】尚、上記実施形態においては、酸化シリコ
ン系材料からなる下層マスク層17及び下層絶縁膜15
のエッチングを行うためのエッチングガスとして、8フ
ッ化シクロブタンを用いた場合を説明した。しかし、こ
れらのエッチングにおけるエッチングガスとしては、8
フッ化シクロブタンのかわりに、より大気寿命の短い6
フッ化プロピレン(C3 F6 )や、8フッ化シクロペン
テン(C5 F8 )を用いても良い。また、これらのガス
と組み合わせるガスとしては、一酸化炭素、アルゴン及
び酸素の中から適宜選択したものを用いることができ
る。
ン系材料からなる下層マスク層17及び下層絶縁膜15
のエッチングを行うためのエッチングガスとして、8フ
ッ化シクロブタンを用いた場合を説明した。しかし、こ
れらのエッチングにおけるエッチングガスとしては、8
フッ化シクロブタンのかわりに、より大気寿命の短い6
フッ化プロピレン(C3 F6 )や、8フッ化シクロペン
テン(C5 F8 )を用いても良い。また、これらのガス
と組み合わせるガスとしては、一酸化炭素、アルゴン及
び酸素の中から適宜選択したものを用いることができ
る。
【0040】さらに、有機材料からなる上層絶縁膜16
のエッチングを行うためのエッチングガスとして、酸素
ガスと窒素ガスとを用いた場合を説明した。しかし、こ
のエッチングにおけるエッチングガスとしては、酸素ガ
スと共に、亜硫酸ガス(SO2 )、臭化水素ガス(HB
r)、塩素ガス(Cl2 )及びメタンガス(CH4 )の
中から適宜選択されたガスを用いても良く、また窒素ガ
スやアンモニアガス(NH3 )を単独で用いたり、窒素
ガスと共にネオン(Ne)または水素ガス(H2 )を用
いても良い。
のエッチングを行うためのエッチングガスとして、酸素
ガスと窒素ガスとを用いた場合を説明した。しかし、こ
のエッチングにおけるエッチングガスとしては、酸素ガ
スと共に、亜硫酸ガス(SO2 )、臭化水素ガス(HB
r)、塩素ガス(Cl2 )及びメタンガス(CH4 )の
中から適宜選択されたガスを用いても良く、また窒素ガ
スやアンモニアガス(NH3 )を単独で用いたり、窒素
ガスと共にネオン(Ne)または水素ガス(H2 )を用
いても良い。
【0041】これらのエッチングガスの中から、一例と
して窒素ガスと水素ガスとを用いる場合のエッチング条
件の一例としては、水素ガスを50sccm、窒素ガス
を50sccmの流量で供給し、RFプラズマを160
0W、エッチング雰囲気内圧力を5Pa、下部電極温度
を50℃に設定する。そして、面内均一性±8%、エッ
チングレート300nm/分で、SiLKからなる有機
系の上層絶縁膜16をエッチングする。
して窒素ガスと水素ガスとを用いる場合のエッチング条
件の一例としては、水素ガスを50sccm、窒素ガス
を50sccmの流量で供給し、RFプラズマを160
0W、エッチング雰囲気内圧力を5Pa、下部電極温度
を50℃に設定する。そして、面内均一性±8%、エッ
チングレート300nm/分で、SiLKからなる有機
系の上層絶縁膜16をエッチングする。
【0042】また、上述の図2(b)〜図3(f)まで
を用いて説明した各エッチング工程は、同一のチャンバ
内においてエッチングガスを切り換えるか、または複数
のチャンバを有するクラスターツールを用いることで、
加工表面を大気に晒すことなく連続して行うことができ
る。このようにした場合には、スループットの向上を図
り、生産性を上げることが可能になる。
を用いて説明した各エッチング工程は、同一のチャンバ
内においてエッチングガスを切り換えるか、または複数
のチャンバを有するクラスターツールを用いることで、
加工表面を大気に晒すことなく連続して行うことができ
る。このようにした場合には、スループットの向上を図
り、生産性を上げることが可能になる。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
によれば、配線溝の底面から下方に延設されている接続
孔の側壁をテーパ形状にしたことで、配線溝と接続孔内
とに埋め込まれた配線材料を、配線溝下の接続孔内にボ
イドを形成することなく容易に埋め込まれたものとする
ことができる。したがって、接続孔内に埋め込まれた配
線材料の導電性を確保することが可能になる。また、本
発明の半導体装置の製造方法によれば、配線溝の底面か
ら下方に延設される接続孔の側壁をテーパ形状に加工す
る構成にしたことで、これらの配線溝と接続孔とに対し
て同時に配線材料を埋め込む際には、接続孔内にも容易
に配線材料が埋め込まれるようになる。したがって、接
続孔内を配線材料によって十分に埋め込むことが可能に
なり、接続孔内にポイドが形成され難くなる。この結
果、接続孔内に埋め込まれた配線材料の導電性を確保す
ることが可能になる。
によれば、配線溝の底面から下方に延設されている接続
孔の側壁をテーパ形状にしたことで、配線溝と接続孔内
とに埋め込まれた配線材料を、配線溝下の接続孔内にボ
イドを形成することなく容易に埋め込まれたものとする
ことができる。したがって、接続孔内に埋め込まれた配
線材料の導電性を確保することが可能になる。また、本
発明の半導体装置の製造方法によれば、配線溝の底面か
ら下方に延設される接続孔の側壁をテーパ形状に加工す
る構成にしたことで、これらの配線溝と接続孔とに対し
て同時に配線材料を埋め込む際には、接続孔内にも容易
に配線材料が埋め込まれるようになる。したがって、接
続孔内を配線材料によって十分に埋め込むことが可能に
なり、接続孔内にポイドが形成され難くなる。この結
果、接続孔内に埋め込まれた配線材料の導電性を確保す
ることが可能になる。
【図1】本発明の半導体装置の一実施形態例を示す断面
図である。
図である。
【図2】本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態例
を説明するための断面工程図(その1)である。
を説明するための断面工程図(その1)である。
【図3】本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態例
を説明するための断面工程図(その2)である。
を説明するための断面工程図(その2)である。
【図4】本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態例
を説明するための断面工程図(その3)である。
を説明するための断面工程図(その3)である。
【符号の説明】 15…下層絶縁膜、15a…接続孔、16…上層絶縁
膜、16a…配線溝、22…配線材料
膜、16a…配線溝、22…配線材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 HH11 HH21 JJ11 JJ21 KK11 KK21 MM02 NN06 NN07 NN32 PP06 PP15 PP27 QQ12 QQ21 QQ28 QQ34 QQ37 QQ48 RR06 RR09 RR11 RR21 TT04
Claims (4)
- 【請求項1】 下層絶縁膜及びその上方に設けられた上
層絶縁膜と、 前記上層絶縁膜に形成された配線溝と、 前記配線溝の底面から下方に延設された状態で前記下層
絶縁膜に形成された側壁がテーパ形状の接続孔と、 前記接続孔及び前記配線溝内に埋め込まれた配線材料と
を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 下層絶縁膜上の上層絶縁膜に配線溝を形
成すると共に当該配線溝の底面から下方に延設する状態
で前記下層絶縁膜に接続孔を形成する工程と、前記配線
溝と前記接続孔との内部に同時に配線材料を埋め込む工
程とを有する半導体装置の製造方法において、 前記下層絶縁膜に接続孔を形成する際には、当該接続孔
の側壁をテーパ形状に加工することを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記下層絶縁膜は、無機材料からなることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 請求項3記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記上層絶縁膜は、有機材料からなり、 前記接続孔及び前記配線溝を形成する工程では、前記上
層絶縁膜及び前記下層絶縁膜をパターンエッチングして
当該下層絶縁膜に前記接続孔を形成した後、前記上層絶
縁膜をパターンエッチングして当該上層絶縁膜に前記配
線溝を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106072A JP2000299376A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106072A JP2000299376A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000299376A true JP2000299376A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=14424404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11106072A Pending JP2000299376A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000299376A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003073498A1 (fr) * | 2002-02-28 | 2003-09-04 | Fujitsu Limited | Procede de production d'un dispositif semiconducteur |
| CN1314102C (zh) * | 2003-09-09 | 2007-05-02 | 松下电器产业株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
| JP2008047821A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2013021001A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
-
1999
- 1999-04-14 JP JP11106072A patent/JP2000299376A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003073498A1 (fr) * | 2002-02-28 | 2003-09-04 | Fujitsu Limited | Procede de production d'un dispositif semiconducteur |
| US7163887B2 (en) | 2002-02-28 | 2007-01-16 | Fujitsu Limited | Method for fabricating a semiconductor device |
| CN100336199C (zh) * | 2002-02-28 | 2007-09-05 | 东京毅力科创株式会社 | 半导体装置的制造方法 |
| CN1314102C (zh) * | 2003-09-09 | 2007-05-02 | 松下电器产业株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
| US7265450B2 (en) | 2003-09-09 | 2007-09-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method for fabricating the same |
| JP2008047821A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2013021001A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7799693B2 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device | |
| JP5220398B2 (ja) | 電子構造の製造方法 | |
| US6372633B1 (en) | Method and apparatus for forming metal interconnects | |
| US20030109143A1 (en) | Process for selectively etching dielectric layers | |
| US8030205B2 (en) | Method for fabricating semiconductor device with metal line | |
| US9263331B2 (en) | Method for forming self-aligned contacts/vias with high corner selectivity | |
| US7129171B2 (en) | Selective oxygen-free etching process for barrier materials | |
| JP2002507059A (ja) | 銅のエッチバックプロセス | |
| JP2002525840A (ja) | 特に銅デュアルダマシーンに有用な原位置統合酸化物エッチングプロセス | |
| US6548415B2 (en) | Method for the etchback of a conductive material | |
| JP4477750B2 (ja) | エッチング方法 | |
| JP2891952B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US7615494B2 (en) | Method for fabricating semiconductor device including plug | |
| KR100780680B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 | |
| JP2000299376A (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
| JP2003109940A (ja) | シリコン含有絶縁膜を有する半導体装置の製造方法 | |
| US7569481B2 (en) | Method for forming via-hole in semiconductor device | |
| JP2000058643A (ja) | プラグの形成方法 | |
| US20110097899A1 (en) | Method of forming funnel-shaped opening | |
| JP2005005697A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US7485574B2 (en) | Methods of forming a metal line in a semiconductor device | |
| JP3780204B2 (ja) | バリアメタル膜又は密着層形成方法及び配線形成方法 | |
| KR20010025972A (ko) | 반도체 장치의 배선 형성방법 | |
| JPH11214354A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2001015494A (ja) | 半導体装置の製造方法およびエッチング方法 |