JP2000349151A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JP2000349151A JP2000349151A JP11159046A JP15904699A JP2000349151A JP 2000349151 A JP2000349151 A JP 2000349151A JP 11159046 A JP11159046 A JP 11159046A JP 15904699 A JP15904699 A JP 15904699A JP 2000349151 A JP2000349151 A JP 2000349151A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セルフアラインデュアルダマシン法では、配
線層間と配線間の各絶縁膜に有機材料を用い、配線間の
絶縁膜をエッチング加工する際に、これらの絶縁膜の層
間の全面に有機材料よりも誘電率の高いエッチングスト
ッパ層を用いるため、実効的な誘電率の低減が十分にで
きないという問題の解決を図る。 【解決手段】 接続孔が形成される配線層間の絶縁膜
(ILD膜13)と、配線溝が形成される配線間の絶縁
膜(IMD膜16)と、これら二つの絶縁膜の層間に形
成されたエッチングストッパ層14とを備えたもので、
エッチングストッパ層14は、接続孔22を形成するた
めの開口部15が形成されているとともに、配線溝21
が形成される領域下とその周囲にのみ形成されているも
のである。
線層間と配線間の各絶縁膜に有機材料を用い、配線間の
絶縁膜をエッチング加工する際に、これらの絶縁膜の層
間の全面に有機材料よりも誘電率の高いエッチングスト
ッパ層を用いるため、実効的な誘電率の低減が十分にで
きないという問題の解決を図る。 【解決手段】 接続孔が形成される配線層間の絶縁膜
(ILD膜13)と、配線溝が形成される配線間の絶縁
膜(IMD膜16)と、これら二つの絶縁膜の層間に形
成されたエッチングストッパ層14とを備えたもので、
エッチングストッパ層14は、接続孔22を形成するた
めの開口部15が形成されているとともに、配線溝21
が形成される領域下とその周囲にのみ形成されているも
のである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、詳しくはデュアルダマシン法によ
り配線構造を形成した半導体装置およびその製造方法に
関する。
その製造方法に関し、詳しくはデュアルダマシン法によ
り配線構造を形成した半導体装置およびその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の動作速度の高速化と
消費電力の低減に向けて、銅配線を実用化するために、
デュアルダマシンプロセスの開発が行われている。ま
た、低誘電率絶縁材料を実用化して配線容量を低減する
必要がある。低誘電率材料には、フッ素含有シリケート
ガラス(FSG)、有機膜、ポーラスシリカ等がある。
消費電力の低減に向けて、銅配線を実用化するために、
デュアルダマシンプロセスの開発が行われている。ま
た、低誘電率絶縁材料を実用化して配線容量を低減する
必要がある。低誘電率材料には、フッ素含有シリケート
ガラス(FSG)、有機膜、ポーラスシリカ等がある。
【0003】デュアルダマシンプロセスでは、均一性良
く配線を形成するために、配線溝の深さを正確に制御す
ることが重要である。そのため、同一配線層の配線間の
絶縁膜(以下、IMD膜という、IMDはInter Metal
Dielectrics の略)と配線層間の絶縁膜(以下、ILD
膜という、ILDはInter Level Dielectrics の略)と
では異なる材料を用いて、IMD膜とILD膜の選択性
のよいエッチングを用いて配線溝を形成する、いわゆる
ファーストビア(FV)法が一般的である。この方法で
は、IMD膜とILD膜のエッチング選択性を得なけれ
がならないため、材料の選択が限られてしまい、ILD
膜には誘電率の高い材料を採用せざるを得ない。例え
ば、IMD膜に有機材料を用い、ILD膜に酸化シリコ
ン系材料を用いている。
く配線を形成するために、配線溝の深さを正確に制御す
ることが重要である。そのため、同一配線層の配線間の
絶縁膜(以下、IMD膜という、IMDはInter Metal
Dielectrics の略)と配線層間の絶縁膜(以下、ILD
膜という、ILDはInter Level Dielectrics の略)と
では異なる材料を用いて、IMD膜とILD膜の選択性
のよいエッチングを用いて配線溝を形成する、いわゆる
ファーストビア(FV)法が一般的である。この方法で
は、IMD膜とILD膜のエッチング選択性を得なけれ
がならないため、材料の選択が限られてしまい、ILD
膜には誘電率の高い材料を採用せざるを得ない。例え
ば、IMD膜に有機材料を用い、ILD膜に酸化シリコ
ン系材料を用いている。
【0004】また、エッチングストッパをIMD膜とI
LD膜との間に配置する、自己整合デュアルダマシン
(SADD)法が、VMIC Conference Abstract,
(1997)Y.Morand他,p.75-80 に開示されている。以下
にSADD法の主要工程を図7の製造工程図によって説
明する。
LD膜との間に配置する、自己整合デュアルダマシン
(SADD)法が、VMIC Conference Abstract,
(1997)Y.Morand他,p.75-80 に開示されている。以下
にSADD法の主要工程を図7の製造工程図によって説
明する。
【0005】図7の(1)に示すように、トランジスタ
等の素子や配線を形成した半導体基板(図示せず)上に
素子、配線等を覆う第1の絶縁膜111を形成する。こ
の第1の絶縁膜111には溝配線構造の第1の配線11
2が形成されている。上記第1の絶縁膜111上に第1
の配線112を覆う有機膜でILD膜121を形成す
る。さらにILD膜121上にエッチングストッパ層1
22を形成する。
等の素子や配線を形成した半導体基板(図示せず)上に
素子、配線等を覆う第1の絶縁膜111を形成する。こ
の第1の絶縁膜111には溝配線構造の第1の配線11
2が形成されている。上記第1の絶縁膜111上に第1
の配線112を覆う有機膜でILD膜121を形成す
る。さらにILD膜121上にエッチングストッパ層1
22を形成する。
【0006】続いて図7の(2)に示すように、リソグ
ラフィー技術とエッチングとにより、エッチングストッ
パ層122に接続孔を開口するための開口部123を形
成する。
ラフィー技術とエッチングとにより、エッチングストッ
パ層122に接続孔を開口するための開口部123を形
成する。
【0007】次に図7の(3)に示すように、上記エッ
チングストッパ層122上に開口部123を覆うIMD
膜124を有機膜で形成する。その後、IMD膜124
上にハードマスク125を酸化シリケートガラス膜で形
成する。
チングストッパ層122上に開口部123を覆うIMD
膜124を有機膜で形成する。その後、IMD膜124
上にハードマスク125を酸化シリケートガラス膜で形
成する。
【0008】次いで図7の(4)に示すように、配線溝
を形成するためのレジスト膜131を形成した後、リソ
グラフィー技術により上記レジスト膜131に配線溝パ
ターン132を形成する。
を形成するためのレジスト膜131を形成した後、リソ
グラフィー技術により上記レジスト膜131に配線溝パ
ターン132を形成する。
【0009】続いて図7の(5)に示すように、上記レ
ジスト膜131をエッチングマスクに用いて、ハードマ
スク125、IMD膜124をエッチングして配線溝1
26を形成した後、エッチングストッパ層122をエッ
チングマスクに用いて、ILD膜121をエッチングし
て接続孔127を形成する。
ジスト膜131をエッチングマスクに用いて、ハードマ
スク125、IMD膜124をエッチングして配線溝1
26を形成した後、エッチングストッパ層122をエッ
チングマスクに用いて、ILD膜121をエッチングし
て接続孔127を形成する。
【0010】次いで図7の(6)に示すように、上記配
線溝126および接続孔127にバリアメタル層128
を形成した後、そのバリアメタル層128を介して銅埋
め込む。その後、化学的機械研磨(以下CMPという、
CMPはChemical Mechanical Polishing の略)によ
り、ハードマスク125上の余分な銅、バリアメタル層
(図示せず)を除去して、配線溝126内にバリアメタ
ル層128を介して配線129を形成するとともに、接
続孔127内にバリアメタル層128を介してプラグ1
30を形成する。
線溝126および接続孔127にバリアメタル層128
を形成した後、そのバリアメタル層128を介して銅埋
め込む。その後、化学的機械研磨(以下CMPという、
CMPはChemical Mechanical Polishing の略)によ
り、ハードマスク125上の余分な銅、バリアメタル層
(図示せず)を除去して、配線溝126内にバリアメタ
ル層128を介して配線129を形成するとともに、接
続孔127内にバリアメタル層128を介してプラグ1
30を形成する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
FV法では、酸化膜で形成されるILD膜を全面に形成
するため、IMD膜に低誘電率膜を用いても、実効誘電
率を十分に低減できない。
FV法では、酸化膜で形成されるILD膜を全面に形成
するため、IMD膜に低誘電率膜を用いても、実効誘電
率を十分に低減できない。
【0012】また、SADD法では、IMD膜とエッチ
ングストッパとのエッチング選択性を必要とする。その
ため、IMD膜、ILD膜に有機膜を用い、エッチング
ストッパに酸化膜を用いている。このように、エッチン
グストッパに誘電率の高い材料である酸化膜を採用せざ
るを得ない。このSADD法は、FV法に比べれば実効
誘電率を低減することができるが、従来の技術では、エ
ッチングストッパを全面に形成するため、IMD膜、I
LD膜に低誘電率膜を用いても実効誘電率を十分に低減
するには至っていない。
ングストッパとのエッチング選択性を必要とする。その
ため、IMD膜、ILD膜に有機膜を用い、エッチング
ストッパに酸化膜を用いている。このように、エッチン
グストッパに誘電率の高い材料である酸化膜を採用せざ
るを得ない。このSADD法は、FV法に比べれば実効
誘電率を低減することができるが、従来の技術では、エ
ッチングストッパを全面に形成するため、IMD膜、I
LD膜に低誘電率膜を用いても実効誘電率を十分に低減
するには至っていない。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体装置およびその製造方法で
ある。
決するためになされた半導体装置およびその製造方法で
ある。
【0014】第1の半導体装置は、接続孔が形成される
配線層間の絶縁膜と、配線溝が形成される配線間の絶縁
膜と、これら二つの絶縁膜の層間に形成されたエッチン
グストッパ層とを備えたもので、エッチングストッパ層
は、配線溝が形成される領域下とその周囲にのみ形成さ
れているとともに、接続孔を形成するための開口部が形
成されているものである。
配線層間の絶縁膜と、配線溝が形成される配線間の絶縁
膜と、これら二つの絶縁膜の層間に形成されたエッチン
グストッパ層とを備えたもので、エッチングストッパ層
は、配線溝が形成される領域下とその周囲にのみ形成さ
れているとともに、接続孔を形成するための開口部が形
成されているものである。
【0015】上記構成の第1の半導体装置では、エッチ
ングストッパ層が、配線溝が形成される領域下とその周
囲にのみ形成されているとともに、そのエッチングスト
ッパ層に接続孔を形成するための開口部が形成されてい
ることから、二つの絶縁膜の層間に形成されるエッチン
グストッパ層の量が従来のエッチングストッパ層と比較
して少ない。通常、エッチングストッパ層はシリコン系
酸化膜や窒化膜などの誘電率が高い材料でで形成されて
いるため、このようにエッチングストッパ層の量が減じ
られることにより、配線間および配線層間の誘電率が低
減され、配線間容量、配線層間容量が低減される。
ングストッパ層が、配線溝が形成される領域下とその周
囲にのみ形成されているとともに、そのエッチングスト
ッパ層に接続孔を形成するための開口部が形成されてい
ることから、二つの絶縁膜の層間に形成されるエッチン
グストッパ層の量が従来のエッチングストッパ層と比較
して少ない。通常、エッチングストッパ層はシリコン系
酸化膜や窒化膜などの誘電率が高い材料でで形成されて
いるため、このようにエッチングストッパ層の量が減じ
られることにより、配線間および配線層間の誘電率が低
減され、配線間容量、配線層間容量が低減される。
【0016】第1の半導体装置の製造方法は、接続孔が
形成される配線層間の絶縁膜を形成する工程と、配線層
間の絶縁膜上にエッチングストッパ層を形成する工程
と、エッチングストッパ層を被覆するもので配線層間の
絶縁膜上に配線溝が形成される配線間の絶縁膜を形成す
る工程とを備えた製造方法において、エッチングストッ
パ層を配線溝が形成される領域下とその周囲のみに形成
するとともに、接続孔を形成するための開口部をエッチ
ングストッパ層に形成することを特徴としている。
形成される配線層間の絶縁膜を形成する工程と、配線層
間の絶縁膜上にエッチングストッパ層を形成する工程
と、エッチングストッパ層を被覆するもので配線層間の
絶縁膜上に配線溝が形成される配線間の絶縁膜を形成す
る工程とを備えた製造方法において、エッチングストッ
パ層を配線溝が形成される領域下とその周囲のみに形成
するとともに、接続孔を形成するための開口部をエッチ
ングストッパ層に形成することを特徴としている。
【0017】上記第1の半導体装置の製造方法では、エ
ッチングストッパ層を配線溝が形成される領域下とその
周囲のみに形成することから、エッチングストッパ層の
量が従来のエッチングストッパ層と比較して少なくな
る。通常、エッチングストッパ層はシリコン系酸化膜や
窒化膜などで形成するために誘電率が高いものとなる
が、このようにエッチングストッパ層の量が減じられて
いることにより、配線間および配線層間の誘電率が従来
の構成のものよりは低く抑えられる。そのため、配線間
容量、配線間容量が低減される。
ッチングストッパ層を配線溝が形成される領域下とその
周囲のみに形成することから、エッチングストッパ層の
量が従来のエッチングストッパ層と比較して少なくな
る。通常、エッチングストッパ層はシリコン系酸化膜や
窒化膜などで形成するために誘電率が高いものとなる
が、このようにエッチングストッパ層の量が減じられて
いることにより、配線間および配線層間の誘電率が従来
の構成のものよりは低く抑えられる。そのため、配線間
容量、配線間容量が低減される。
【0018】また、エッチングストッパ層を配線溝が形
成される領域下とその周囲のみに形成するとともに、接
続孔を形成するための開口部をエッチングストッパ層に
形成することから、エッチングストッパ層を配線層間の
絶縁膜に接続孔を形成する際のエッチングマスクとして
用いることが可能になる。さらに、上記エッチングスト
ッパ層を配線溝が形成される領域下とその周囲のみに形
成することから、配線間の絶縁膜に配線溝を形成した際
に、配線溝がエッチングストッパ層をはみ出すことなく
エッチングストッパ層上に形成されることになる。その
ため、所定の深さに配線溝が形成される。また、配線溝
を形成する際に、リソグラフィー工程の露光工程におい
てマスク合わせずれが発生したとしても、配線溝が形成
される領域下の周囲にもエッチングストッパ層を形成す
るので、エッチングストッパ層をはみ出して配線溝が形
成されることはない。そのため、配線溝が深く形成され
過ぎて下層配線と短絡を起こすようなことは起こらな
い。
成される領域下とその周囲のみに形成するとともに、接
続孔を形成するための開口部をエッチングストッパ層に
形成することから、エッチングストッパ層を配線層間の
絶縁膜に接続孔を形成する際のエッチングマスクとして
用いることが可能になる。さらに、上記エッチングスト
ッパ層を配線溝が形成される領域下とその周囲のみに形
成することから、配線間の絶縁膜に配線溝を形成した際
に、配線溝がエッチングストッパ層をはみ出すことなく
エッチングストッパ層上に形成されることになる。その
ため、所定の深さに配線溝が形成される。また、配線溝
を形成する際に、リソグラフィー工程の露光工程におい
てマスク合わせずれが発生したとしても、配線溝が形成
される領域下の周囲にもエッチングストッパ層を形成す
るので、エッチングストッパ層をはみ出して配線溝が形
成されることはない。そのため、配線溝が深く形成され
過ぎて下層配線と短絡を起こすようなことは起こらな
い。
【0019】第2の半導体装置は、接続孔が形成される
配線層間の絶縁膜と、配線溝が形成されるもので配線層
間の絶縁膜とはエッチング選択性を有する配線間の絶縁
膜とを備えたものにおいて、配線層間の絶縁膜は、配線
溝が形成される領域下とその周囲にのみ形成されている
ものである。
配線層間の絶縁膜と、配線溝が形成されるもので配線層
間の絶縁膜とはエッチング選択性を有する配線間の絶縁
膜とを備えたものにおいて、配線層間の絶縁膜は、配線
溝が形成される領域下とその周囲にのみ形成されている
ものである。
【0020】上記構成の第2の半導体装置では、配線層
間の絶縁膜は、配線溝が形成される領域下とその周囲に
のみ形成されていることから、従来の酸化シリコン膜で
形成されている配線層間の絶縁膜よりはその体積が少な
くなっている。通常、酸化シリコン膜は誘電率4.2程
度と高いため、このような高い誘電率を有するもので形
成される配線層間の絶縁膜を少なくすることにより、配
線層間の誘電率が低減され、配線層間容量が低減され
る。
間の絶縁膜は、配線溝が形成される領域下とその周囲に
のみ形成されていることから、従来の酸化シリコン膜で
形成されている配線層間の絶縁膜よりはその体積が少な
くなっている。通常、酸化シリコン膜は誘電率4.2程
度と高いため、このような高い誘電率を有するもので形
成される配線層間の絶縁膜を少なくすることにより、配
線層間の誘電率が低減され、配線層間容量が低減され
る。
【0021】第2の半導体装置の製造方法は、接続孔が
形成される配線層間の絶縁膜を形成する工程と、配線層
間の絶縁膜上に配線溝が形成される配線間の絶縁膜を形
成する工程とを備えた製造方法において、配線層間の絶
縁膜を配線溝が形成される領域下とその周囲にのみ形成
するとともに、配線間の絶縁膜に接続孔を形成すること
を特徴としている。
形成される配線層間の絶縁膜を形成する工程と、配線層
間の絶縁膜上に配線溝が形成される配線間の絶縁膜を形
成する工程とを備えた製造方法において、配線層間の絶
縁膜を配線溝が形成される領域下とその周囲にのみ形成
するとともに、配線間の絶縁膜に接続孔を形成すること
を特徴としている。
【0022】上記第2の半導体装置の製造方法では、配
線層間の絶縁膜を配線溝が形成される領域下とその周囲
にのみ形成することから、従来と比較して、シリコン系
酸化膜等の高い誘電率を有する材料で形成されていた配
線層間の絶縁膜の量が少なくなる。このように配線層間
の絶縁膜が減じられることにより、配線層間の誘電率が
低く抑えられる。そのため、配線間容量が低減される。
線層間の絶縁膜を配線溝が形成される領域下とその周囲
にのみ形成することから、従来と比較して、シリコン系
酸化膜等の高い誘電率を有する材料で形成されていた配
線層間の絶縁膜の量が少なくなる。このように配線層間
の絶縁膜が減じられることにより、配線層間の誘電率が
低く抑えられる。そのため、配線間容量が低減される。
【0023】また、配線層間の絶縁膜を配線溝が形成さ
れる領域下とその周囲のみに形成することから、配線間
の絶縁膜に配線溝を形成した際に、配線溝が配線層間の
絶縁膜を外れて形成されることはない。そのため、所定
の深さに配線溝が形成される。また、配線溝を形成する
際に、リソグラフィー工程の露光工程においてマスク合
わせずれが発生したとしても、配線溝が形成される領域
下の周囲にもエッチング選択性を有する層を形成するの
で、エッチングストッパ層をはみ出して配線溝が形成さ
れることはない。そのため、配線溝が深く形成され過ぎ
て下層配線と短絡を起こすようなことは起こらない。
れる領域下とその周囲のみに形成することから、配線間
の絶縁膜に配線溝を形成した際に、配線溝が配線層間の
絶縁膜を外れて形成されることはない。そのため、所定
の深さに配線溝が形成される。また、配線溝を形成する
際に、リソグラフィー工程の露光工程においてマスク合
わせずれが発生したとしても、配線溝が形成される領域
下の周囲にもエッチング選択性を有する層を形成するの
で、エッチングストッパ層をはみ出して配線溝が形成さ
れることはない。そのため、配線溝が深く形成され過ぎ
て下層配線と短絡を起こすようなことは起こらない。
【0024】
【発明の実施の形態】本発明の第1の半導体装置に係わ
る実施の形態を、図1の概略構成断面図によって説明す
る。図1では、SADD法に基づいた本発明の方法によ
り形成された半導体装置の一例を示す。
る実施の形態を、図1の概略構成断面図によって説明す
る。図1では、SADD法に基づいた本発明の方法によ
り形成された半導体装置の一例を示す。
【0025】図1に示すように、例えばシリコン基板の
ような半導体基板(図示せず)上に、形成されているト
ランジスタ、キャパシタ等(図示せず)を覆う絶縁膜1
1が形成されている。この絶縁膜11には、溝配線構造
の第1の配線12が形成されている。さらにその絶縁膜
11上には、上記第1の配線12を覆うもので接続孔が
形成される配線層間の絶縁膜となるILD(Inter Leve
l Dielectrics )膜13が、例えば300nmの厚さに
形成されている。このILD膜13は、例えばポリアリ
ールエーテルで形成されている。または、BCB膜、ポ
リイミド膜、アモルファスカーボン膜などの低誘電率有
機膜で形成されていてもよい。
ような半導体基板(図示せず)上に、形成されているト
ランジスタ、キャパシタ等(図示せず)を覆う絶縁膜1
1が形成されている。この絶縁膜11には、溝配線構造
の第1の配線12が形成されている。さらにその絶縁膜
11上には、上記第1の配線12を覆うもので接続孔が
形成される配線層間の絶縁膜となるILD(Inter Leve
l Dielectrics )膜13が、例えば300nmの厚さに
形成されている。このILD膜13は、例えばポリアリ
ールエーテルで形成されている。または、BCB膜、ポ
リイミド膜、アモルファスカーボン膜などの低誘電率有
機膜で形成されていてもよい。
【0026】次いで上記ILD膜13上には、エッチン
グストッパ層14が、例えば150nmの厚さの酸化シ
リコン膜で形成されている。このエッチングストッパ層
14は、溝配線を形成する領域下とその周辺にのみ形成
されているとともに、接続孔を形成するための開口部1
5が形成されている。上記配線溝を形成する領域下の周
辺とは、例えば、配線溝を形成する際の露光工程におい
てマスク合わせずれを起こしても配線溝がエッチングス
トッパ層14上に形成される範囲とする。なお、上記エ
ッチングストッパ層14は、酸窒化シリコン膜もしくは
窒化シリコン膜で形成されていてもよい。
グストッパ層14が、例えば150nmの厚さの酸化シ
リコン膜で形成されている。このエッチングストッパ層
14は、溝配線を形成する領域下とその周辺にのみ形成
されているとともに、接続孔を形成するための開口部1
5が形成されている。上記配線溝を形成する領域下の周
辺とは、例えば、配線溝を形成する際の露光工程におい
てマスク合わせずれを起こしても配線溝がエッチングス
トッパ層14上に形成される範囲とする。なお、上記エ
ッチングストッパ層14は、酸窒化シリコン膜もしくは
窒化シリコン膜で形成されていてもよい。
【0027】上記ILD膜13上には、上記エッチング
ストッパ層14を覆うもので配線溝が形成される配線間
の絶縁膜となるIMD(Inter Metal Dielectrics )膜
16が、例えば300nmの厚さに形成されている。こ
のIMD膜16は、上記ILD膜13と同様なる材料の
絶縁膜で形成されてもよく、または、、BCB膜、ポリ
イミド膜、アモルファスカーボン膜などの低誘電率有機
膜で形成されていてもよい。
ストッパ層14を覆うもので配線溝が形成される配線間
の絶縁膜となるIMD(Inter Metal Dielectrics )膜
16が、例えば300nmの厚さに形成されている。こ
のIMD膜16は、上記ILD膜13と同様なる材料の
絶縁膜で形成されてもよく、または、、BCB膜、ポリ
イミド膜、アモルファスカーボン膜などの低誘電率有機
膜で形成されていてもよい。
【0028】上記IMD膜16上には、ハードマスク層
17が、例えば酸化シリコンを200nmの厚さに堆積
して形成され、そのハードマスク層17には配線溝パタ
ーンとなる開口部18が形成されている。さらに上記開
口部18下のILD膜16には配線溝21が形成され、
上記エッチングストッパ層14に形成された開口部15
下のILD膜13には接続孔22が形成されている。
17が、例えば酸化シリコンを200nmの厚さに堆積
して形成され、そのハードマスク層17には配線溝パタ
ーンとなる開口部18が形成されている。さらに上記開
口部18下のILD膜16には配線溝21が形成され、
上記エッチングストッパ層14に形成された開口部15
下のILD膜13には接続孔22が形成されている。
【0029】なお、第1の配線12上に窒化シリコン膜
のような拡散防止層が形成されている場合には、接続孔
22は拡散防止層を貫通して第1の配線12の表面に達
するように形成されている。
のような拡散防止層が形成されている場合には、接続孔
22は拡散防止層を貫通して第1の配線12の表面に達
するように形成されている。
【0030】さらに上記配線溝21および接続孔22の
各内面にはバリアメタル層23が形成され、配線溝21
の内部には、そのバリアメタル層23を介して、例えば
銅もしくは銅合金からなる第2の配線24が形成され、
上記接続孔22の内部には、上記バリアメタル層23を
介して、例えば銅もしくは銅合金からなるプラグ25が
形成されている。
各内面にはバリアメタル層23が形成され、配線溝21
の内部には、そのバリアメタル層23を介して、例えば
銅もしくは銅合金からなる第2の配線24が形成され、
上記接続孔22の内部には、上記バリアメタル層23を
介して、例えば銅もしくは銅合金からなるプラグ25が
形成されている。
【0031】さらに、上記IMD膜16および第2の配
線24上に、上記説明したのと同様なるILD膜13、
IMD膜16、接続孔22、配線溝21、第2の配線2
4、プラグ25等を形成して、上記配線構造を積層した
ものとすることも可能である。
線24上に、上記説明したのと同様なるILD膜13、
IMD膜16、接続孔22、配線溝21、第2の配線2
4、プラグ25等を形成して、上記配線構造を積層した
ものとすることも可能である。
【0032】上記第1の実施の形態で説明した半導体装
置では、エッチングストッパ層14が、配線溝21が形
成される領域下とその周囲にのみ形成されているととも
に、そのエッチングストッパ層14に接続孔22を形成
するための開口部15が形成されていることから、二つ
の絶縁膜、すなわちILD膜13とIMD膜16との層
間に形成されるエッチングストッパ層14の量が従来の
SADD法により形成されるエッチングストッパ層と比
較して少なくなっている。通常、エッチングストッパ層
14は、上記説明したように、有機材料のIMD膜16
に対してエッチングされにくいシリコン系酸化膜や窒化
膜などを用いて形成されているため、誘電率が高くなっ
ている。上記実施の形態のように、エッチングストッパ
層14の量が減じられることにより、配線間(第2の配
線24、24間)および配線層間(第1の配線12と第
2の配線24との間)に形成されている絶縁膜の実効的
誘電率が低減され、配線間容量、配線層間容量が低減さ
れる。
置では、エッチングストッパ層14が、配線溝21が形
成される領域下とその周囲にのみ形成されているととも
に、そのエッチングストッパ層14に接続孔22を形成
するための開口部15が形成されていることから、二つ
の絶縁膜、すなわちILD膜13とIMD膜16との層
間に形成されるエッチングストッパ層14の量が従来の
SADD法により形成されるエッチングストッパ層と比
較して少なくなっている。通常、エッチングストッパ層
14は、上記説明したように、有機材料のIMD膜16
に対してエッチングされにくいシリコン系酸化膜や窒化
膜などを用いて形成されているため、誘電率が高くなっ
ている。上記実施の形態のように、エッチングストッパ
層14の量が減じられることにより、配線間(第2の配
線24、24間)および配線層間(第1の配線12と第
2の配線24との間)に形成されている絶縁膜の実効的
誘電率が低減され、配線間容量、配線層間容量が低減さ
れる。
【0033】次に、前記説明した実施の形態における変
形例を、図2の概略構成断面図によって説明する。図2
では、前記図1によって示した構成部品と同様のものに
は同一符号を付与する。
形例を、図2の概略構成断面図によって説明する。図2
では、前記図1によって示した構成部品と同様のものに
は同一符号を付与する。
【0034】図2に示す構成は、前記図1に示した第1
の実施の形態において、配線溝21がエッチングストッ
パ層14を貫通してILD膜13に達する状態に形成さ
れていて、そのような配線溝21の内部にバリアメタル
層23を介して第2の配線24が形成されているもので
ある。したがって、エッチングストッパ層14には配線
溝21の下部も形成されている。その他の構成部品であ
る、絶縁膜11、第1の配線12、ILD膜13、開口
部15、IMD膜16、ハードマスク層17、開口部1
8、接続孔22、バリアメタル層23、第2の配線2
4、プラグ25等は、前記第1の実施の形態で説明した
ものと同様である。
の実施の形態において、配線溝21がエッチングストッ
パ層14を貫通してILD膜13に達する状態に形成さ
れていて、そのような配線溝21の内部にバリアメタル
層23を介して第2の配線24が形成されているもので
ある。したがって、エッチングストッパ層14には配線
溝21の下部も形成されている。その他の構成部品であ
る、絶縁膜11、第1の配線12、ILD膜13、開口
部15、IMD膜16、ハードマスク層17、開口部1
8、接続孔22、バリアメタル層23、第2の配線2
4、プラグ25等は、前記第1の実施の形態で説明した
ものと同様である。
【0035】上記図2に示した構成では、エッチングス
トッパ層14に配線溝21を形成したので、図1に示し
たエッチングストッパ層14よりもその体積が少なくな
っている。そのため、エッチングストッパ層14に形成
した配線溝21の分だけ、配線間、配線層間の実効的な
誘電率が低減されている。
トッパ層14に配線溝21を形成したので、図1に示し
たエッチングストッパ層14よりもその体積が少なくな
っている。そのため、エッチングストッパ層14に形成
した配線溝21の分だけ、配線間、配線層間の実効的な
誘電率が低減されている。
【0036】次に、第1の半導体装置の製造方法に係わ
る実施の形態を、図3の製造工程図によって説明する。
図1では、SADD法に基づいた本発明の方法により形
成された半導体装置の一例を示し、前記図1によって説
明した構成部品と同様のものには同一符号を付与する。
る実施の形態を、図3の製造工程図によって説明する。
図1では、SADD法に基づいた本発明の方法により形
成された半導体装置の一例を示し、前記図1によって説
明した構成部品と同様のものには同一符号を付与する。
【0037】図示はしないが、半導体基板(例えばシリ
コン基板)上に、トランジスタ、キャパシタ等(図示せ
ず)を形成した後、図3の(1)に示すように、絶縁膜
11を形成する。次いでこの絶縁膜11に第1の配線1
2を、例えば一般に知られている溝配線技術により形成
する。その絶縁膜11上に第1の配線12を覆うもので
配線層間の絶縁膜となるILD(Inter Level Dielectr
ics )膜13を例えば300nmの厚さに形成する。こ
のILD膜13は、例えばポリアリールエーテルからな
り、回転塗布法によりポリアリールエーテルの前駆体を
塗布した後、300℃〜450℃(ここでは一例として
は400℃)の熱処理により形成した。なお、ILD膜
13には、ポリアリールエーテルの他に、例えば、BC
B膜、ポリイミド膜、アモルファスカーボン膜などの低
誘電率有機膜を用いることも可能である。
コン基板)上に、トランジスタ、キャパシタ等(図示せ
ず)を形成した後、図3の(1)に示すように、絶縁膜
11を形成する。次いでこの絶縁膜11に第1の配線1
2を、例えば一般に知られている溝配線技術により形成
する。その絶縁膜11上に第1の配線12を覆うもので
配線層間の絶縁膜となるILD(Inter Level Dielectr
ics )膜13を例えば300nmの厚さに形成する。こ
のILD膜13は、例えばポリアリールエーテルからな
り、回転塗布法によりポリアリールエーテルの前駆体を
塗布した後、300℃〜450℃(ここでは一例として
は400℃)の熱処理により形成した。なお、ILD膜
13には、ポリアリールエーテルの他に、例えば、BC
B膜、ポリイミド膜、アモルファスカーボン膜などの低
誘電率有機膜を用いることも可能である。
【0038】次いで上記ILD膜13上にエッチングス
トッパ層14を、例えば150nmの厚さの酸化シリコ
ン膜で形成する。このエッチングストッパ層14は、例
えばプラズマCVD法により、プロセスガスにモノシラ
ン(SiH4 )もしくはジシラン(Si2 H6 )のよう
なシラン系ガスを用いて成膜される。例えば、原料ガス
にモノシラン(SiH4 )と一酸化二窒素(N2 O)と
を用い、基板温度を350℃、成膜雰囲気の圧力を1k
Paに設定して、成膜を行った。上記エッチングストッ
パ層14は、シリコン酸窒化膜もしくはシリコン窒化膜
で形成することも可能である。
トッパ層14を、例えば150nmの厚さの酸化シリコ
ン膜で形成する。このエッチングストッパ層14は、例
えばプラズマCVD法により、プロセスガスにモノシラ
ン(SiH4 )もしくはジシラン(Si2 H6 )のよう
なシラン系ガスを用いて成膜される。例えば、原料ガス
にモノシラン(SiH4 )と一酸化二窒素(N2 O)と
を用い、基板温度を350℃、成膜雰囲気の圧力を1k
Paに設定して、成膜を行った。上記エッチングストッ
パ層14は、シリコン酸窒化膜もしくはシリコン窒化膜
で形成することも可能である。
【0039】次いで図3の(2)に示すように、通常の
リソグラフィー技術とエッチング技術とを用いて、上記
エッチングストッパ層14をパターニングする。このパ
ターニングでは、レジスト膜(図示せず)をエッチング
マスクに用いたエッチングにより、上記エッチングスト
ッパ層14に、例えば上記第1の配線12に達する接続
孔を形成するための開口部15を上記エッチングストッ
パ層14の途中まで形成するとともに、溝配線を形成す
る領域下とその周辺の上記エッチングストッパ層14を
残して、その他の部分をエッチングストッパ層14の途
中まで除去する。上記溝配線を形成する領域下の周辺と
は、配線溝を形成する際の露光工程においてマスク合わ
せずれを起こしても配線溝がエッチングストッパ層14
上に形成される範囲とする。
リソグラフィー技術とエッチング技術とを用いて、上記
エッチングストッパ層14をパターニングする。このパ
ターニングでは、レジスト膜(図示せず)をエッチング
マスクに用いたエッチングにより、上記エッチングスト
ッパ層14に、例えば上記第1の配線12に達する接続
孔を形成するための開口部15を上記エッチングストッ
パ層14の途中まで形成するとともに、溝配線を形成す
る領域下とその周辺の上記エッチングストッパ層14を
残して、その他の部分をエッチングストッパ層14の途
中まで除去する。上記溝配線を形成する領域下の周辺と
は、配線溝を形成する際の露光工程においてマスク合わ
せずれを起こしても配線溝がエッチングストッパ層14
上に形成される範囲とする。
【0040】上記エッチングストッパ層14を途中まで
除去する深さは、例えば100nmとする。このエッチ
ングでは、例えば一般的なプラズマエッチング装置を用
い、エッチングガスにテトラフルオロメタン(CF4 )
とアルゴン(Ar)とを用い、エッチング条件を、一例
として、RF電力を1.5kW、エッチング雰囲気の圧
力を10Paに設定した。なお、上記エッチングストッ
パ層14のエッチングでは、エッチング時間を制御する
ことによりエッチング深さを制御した。このときのエッ
チング深さは、エッチング速度のウエハ面内均一性を考
慮して、ウエハ全面でILD膜13が露出しないように
決定する必要がある。
除去する深さは、例えば100nmとする。このエッチ
ングでは、例えば一般的なプラズマエッチング装置を用
い、エッチングガスにテトラフルオロメタン(CF4 )
とアルゴン(Ar)とを用い、エッチング条件を、一例
として、RF電力を1.5kW、エッチング雰囲気の圧
力を10Paに設定した。なお、上記エッチングストッ
パ層14のエッチングでは、エッチング時間を制御する
ことによりエッチング深さを制御した。このときのエッ
チング深さは、エッチング速度のウエハ面内均一性を考
慮して、ウエハ全面でILD膜13が露出しないように
決定する必要がある。
【0041】その後、上記エッチングに用いたレジスト
膜(図示せず)を通常のアッシング処理により除去す
る。この場合、エッチングストッパ層14にILD膜1
3が覆われているので、上記アッシング処理によりIL
D膜13がエッチングされることはなく、またILD膜
13にエッチングダメージも加わらない。
膜(図示せず)を通常のアッシング処理により除去す
る。この場合、エッチングストッパ層14にILD膜1
3が覆われているので、上記アッシング処理によりIL
D膜13がエッチングされることはなく、またILD膜
13にエッチングダメージも加わらない。
【0042】次いで、全面エッチバック処理により、エ
ッチングストッパ層14をエッチバックして、上記第1
の配線12に達する接続孔を形成するための開口部15
を形成するとともに、溝配線を形成する領域下とその周
辺の上記エッチングストッパ層14を残して、その他の
部分のエッチングストッパ層14を除去する。なお、上
記溝配線を形成する領域とその周辺とは、例えば、溝配
線をパターニングする際に行うリソグラフィー技術にお
けるマスク合わせずれを補償できる範囲とする。上記エ
ッチバックでは、一般的なプラズマエッチング装置を用
い、エッチングガスに、オクタフルオロブテン(C4 F
8 )とアルゴン(Ar)と一酸化炭素(CO)とを用
い、エッチング条件は、エッチング雰囲気の圧力を6P
a、RF電力を1.5kWに設定する。上記説明したよ
うに、エッチングストッパ層14は2段階のエッチング
によりパターニングされる。
ッチングストッパ層14をエッチバックして、上記第1
の配線12に達する接続孔を形成するための開口部15
を形成するとともに、溝配線を形成する領域下とその周
辺の上記エッチングストッパ層14を残して、その他の
部分のエッチングストッパ層14を除去する。なお、上
記溝配線を形成する領域とその周辺とは、例えば、溝配
線をパターニングする際に行うリソグラフィー技術にお
けるマスク合わせずれを補償できる範囲とする。上記エ
ッチバックでは、一般的なプラズマエッチング装置を用
い、エッチングガスに、オクタフルオロブテン(C4 F
8 )とアルゴン(Ar)と一酸化炭素(CO)とを用
い、エッチング条件は、エッチング雰囲気の圧力を6P
a、RF電力を1.5kWに設定する。上記説明したよ
うに、エッチングストッパ層14は2段階のエッチング
によりパターニングされる。
【0043】次いで、図3の(3)に示すように、上記
ILD膜13上に上記エッチングストッパ層14を覆う
もので配線間の絶縁膜となるIMD膜16を形成する。
このIMD膜16は、例えば上記ILD膜13と同様の
形成方法によりポリアリールエーテルで形成する。その
膜厚は、例えば300nmとした。
ILD膜13上に上記エッチングストッパ層14を覆う
もので配線間の絶縁膜となるIMD膜16を形成する。
このIMD膜16は、例えば上記ILD膜13と同様の
形成方法によりポリアリールエーテルで形成する。その
膜厚は、例えば300nmとした。
【0044】さらに、上記IMD膜16上に、ハードマ
スク層17を形成する。このハードマスク層17は、例
えばプラズマCVD法により、例えば酸化シリコンを2
00nmの厚さに堆積して形成する。
スク層17を形成する。このハードマスク層17は、例
えばプラズマCVD法により、例えば酸化シリコンを2
00nmの厚さに堆積して形成する。
【0045】次いで、図3の(4)に示すように、通常
のリソグラフィー技術とエッチング技術とを用いて、上
記ハードマスク層17をパターニングする。まず、ハー
ドマスク17上にレジスト膜31を形成した後、リソグ
ラフィー技術により、配線溝を形成するための開口部3
2を形成する。
のリソグラフィー技術とエッチング技術とを用いて、上
記ハードマスク層17をパターニングする。まず、ハー
ドマスク17上にレジスト膜31を形成した後、リソグ
ラフィー技術により、配線溝を形成するための開口部3
2を形成する。
【0046】続いて、図3の(5)に示すように、上記
レジスト膜31をエッチングマスクに用いて、ハードマ
スク層17をエッチングして、配線溝を形成するための
開口部18を形成する。これらのエッチングでは、一例
としては、マグネトロンエッチング装置を用い、エッチ
ングガスにオクタフルオロブテン(C4 F8 )〔供給流
量は例えば10sccmに設定〕とアルゴン(Ar)
〔供給流量は例えば200sccmに設定〕と酸素(O
2 )〔供給流量は例えば2sccmに設定〕とを用い、
基板温度を20℃、電力を2kW、エッチング雰囲気の
圧力を8Paに設定した。
レジスト膜31をエッチングマスクに用いて、ハードマ
スク層17をエッチングして、配線溝を形成するための
開口部18を形成する。これらのエッチングでは、一例
としては、マグネトロンエッチング装置を用い、エッチ
ングガスにオクタフルオロブテン(C4 F8 )〔供給流
量は例えば10sccmに設定〕とアルゴン(Ar)
〔供給流量は例えば200sccmに設定〕と酸素(O
2 )〔供給流量は例えば2sccmに設定〕とを用い、
基板温度を20℃、電力を2kW、エッチング雰囲気の
圧力を8Paに設定した。
【0047】さらにハードマスク層17をエッチングマ
スクに用いて、IMD膜16をエッチングし、配線溝2
1を形成する。このエッチングでは、上記エッチングス
トッパ層14が配線溝21の底部となって、配線溝21
のエッチングを停止させる。引き続き、このエッチング
ストッパ層14をエッチングマスクに用いて開口部15
よりILD膜13をエッチングし、上記第1の配線12
に達する接続孔22を形成する。これらのエッチングで
は、一例としては、ヘリコン波プラズマエッチング装置
を用い、エッチングガスにアンモニア(NH3 )〔供給
流量は例えば100sccmに設定〕を用い、基板温度
を100℃、ソース電力を1.5kW、バイアス電力を
100W、エッチング雰囲気の圧力を1Paに設定し
た。もしくは、一般的なECRプラズマエッチング装置
を用い、エッチングガスに、窒素(N2 )とヘリウム
(He)とを用い、エッチング条件は、エッチング雰囲
気の圧力を1Pa、マイクロ波電力を1kW、バイアス
RF電力を300Wに設定する。
スクに用いて、IMD膜16をエッチングし、配線溝2
1を形成する。このエッチングでは、上記エッチングス
トッパ層14が配線溝21の底部となって、配線溝21
のエッチングを停止させる。引き続き、このエッチング
ストッパ層14をエッチングマスクに用いて開口部15
よりILD膜13をエッチングし、上記第1の配線12
に達する接続孔22を形成する。これらのエッチングで
は、一例としては、ヘリコン波プラズマエッチング装置
を用い、エッチングガスにアンモニア(NH3 )〔供給
流量は例えば100sccmに設定〕を用い、基板温度
を100℃、ソース電力を1.5kW、バイアス電力を
100W、エッチング雰囲気の圧力を1Paに設定し
た。もしくは、一般的なECRプラズマエッチング装置
を用い、エッチングガスに、窒素(N2 )とヘリウム
(He)とを用い、エッチング条件は、エッチング雰囲
気の圧力を1Pa、マイクロ波電力を1kW、バイアス
RF電力を300Wに設定する。
【0048】なお、上記レジスト膜31は、IMD膜1
6、ILD膜13をエッチングする際に除去される。ま
た第1の配線12上に窒化シリコン膜のような拡散防止
層が形成されている場合には、接続孔22を形成した
後、その拡散防止層を除去して第1の配線12の表面を
露出させる異方性エッチングを行う。
6、ILD膜13をエッチングする際に除去される。ま
た第1の配線12上に窒化シリコン膜のような拡散防止
層が形成されている場合には、接続孔22を形成した
後、その拡散防止層を除去して第1の配線12の表面を
露出させる異方性エッチングを行う。
【0049】また、配線溝21の底部に露出しているエ
ッチングストッパ層14を異方性エッチングして除去し
てもよい。これに関しては、後に説明を行う。
ッチングストッパ層14を異方性エッチングして除去し
てもよい。これに関しては、後に説明を行う。
【0050】その後、図3の(6)に示すように、スパ
ッタリング、蒸着法もしくはCVD法によって、上記配
線溝21および接続孔22の各内面にバリアメタル層2
3を形成し、さらに銅膜を形成する。その際、バリアメ
タル層23および銅膜は、ハードマスク層17上にも成
膜される。上記バリアメタル層23は、例えば窒化タン
タルもしくはタンタルを50nmの厚さに堆積して形成
する。なお、バリアメタル層23の成膜に先立って、第
1の配線12の表面に形成されている自然酸化膜等を除
去するために、スパッタエッチングを行うことが好まし
い。そしてスパッタエッチング後は、酸化性雰囲気(例
えば大気)にさらすことなく、バリアメタル層23の成
膜を行うことが好ましい。例えば、いわゆるin situ 処
理を行う。
ッタリング、蒸着法もしくはCVD法によって、上記配
線溝21および接続孔22の各内面にバリアメタル層2
3を形成し、さらに銅膜を形成する。その際、バリアメ
タル層23および銅膜は、ハードマスク層17上にも成
膜される。上記バリアメタル層23は、例えば窒化タン
タルもしくはタンタルを50nmの厚さに堆積して形成
する。なお、バリアメタル層23の成膜に先立って、第
1の配線12の表面に形成されている自然酸化膜等を除
去するために、スパッタエッチングを行うことが好まし
い。そしてスパッタエッチング後は、酸化性雰囲気(例
えば大気)にさらすことなく、バリアメタル層23の成
膜を行うことが好ましい。例えば、いわゆるin situ 処
理を行う。
【0051】その後、電解メッキ法により、接続孔22
および配線溝21を銅で埋め込む。その際、ハードマス
ク層17上にも銅膜が形成される。次いでCMPによ
り、ハードマスク層17上の余分な銅膜およびバリアメ
タル層23を除去して、配線溝21の内部に第2の配線
24を形成するとともに接続孔22の内部に第1の配線
12に電気的に接続するプラグ25を形成する。上記C
MPの際には、ハードマスク層17が研磨ストッパとな
るが、ハードマスク層17の厚さによっては、ハードマ
スク層17は完全に除去されることがある。なお、上記
例では、銅を埋め込んだが、配線材料となる例えばアル
ミニウムのような他の金属材料を埋め込んでもよい。
および配線溝21を銅で埋め込む。その際、ハードマス
ク層17上にも銅膜が形成される。次いでCMPによ
り、ハードマスク層17上の余分な銅膜およびバリアメ
タル層23を除去して、配線溝21の内部に第2の配線
24を形成するとともに接続孔22の内部に第1の配線
12に電気的に接続するプラグ25を形成する。上記C
MPの際には、ハードマスク層17が研磨ストッパとな
るが、ハードマスク層17の厚さによっては、ハードマ
スク層17は完全に除去されることがある。なお、上記
例では、銅を埋め込んだが、配線材料となる例えばアル
ミニウムのような他の金属材料を埋め込んでもよい。
【0052】図示はしないが、さらに上記ILD膜13
の形成工程から配線24およびプラグ25の形成工程ま
でを繰り返し行うことによって、多層配線を形成するこ
とが可能になる。
の形成工程から配線24およびプラグ25の形成工程ま
でを繰り返し行うことによって、多層配線を形成するこ
とが可能になる。
【0053】また、上記第1の実施の形態において、エ
ッチングストッパ層を以下のように形成してもよい。
ッチングストッパ層を以下のように形成してもよい。
【0054】つまり、前記説明したのと同様にエッチン
グストッパ層14を形成する。その後、通常のリソグラ
フィー技術とエッチング技術とを用いて、上記エッチン
グストッパ層14をエッチングする。このエッチングで
は、レジストマスクを用いて、上記エッチングストッパ
層14に、例えば上記第1の配線12に達する接続孔を
形成するための開口部15を形成するとともに、溝配線
を形成する領域下とその周辺の上記エッチングストッパ
層14を残して、その他の部分をエッチング除去する。
上記溝配線を形成する領域とその周辺とは、例えば、溝
配線をパターニングする際に行うリソグラフィー技術に
おけるマスク合わせずれを補償できる範囲とする。
グストッパ層14を形成する。その後、通常のリソグラ
フィー技術とエッチング技術とを用いて、上記エッチン
グストッパ層14をエッチングする。このエッチングで
は、レジストマスクを用いて、上記エッチングストッパ
層14に、例えば上記第1の配線12に達する接続孔を
形成するための開口部15を形成するとともに、溝配線
を形成する領域下とその周辺の上記エッチングストッパ
層14を残して、その他の部分をエッチング除去する。
上記溝配線を形成する領域とその周辺とは、例えば、溝
配線をパターニングする際に行うリソグラフィー技術に
おけるマスク合わせずれを補償できる範囲とする。
【0055】上記酸化シリコン膜からなるエッチングス
トッパ層14のエッチングでは、例えば一般的なプラズ
マエッチング装置を用い、一例としてエッチングガスに
テトラフルオロメタン(CF4 )とアルゴン(Ar)と
一酸化炭素(CO)とを用い、エッチング条件を、一例
として、RF電力を1.5kW、エッチング雰囲気の圧
力を6Paに設定した。
トッパ層14のエッチングでは、例えば一般的なプラズ
マエッチング装置を用い、一例としてエッチングガスに
テトラフルオロメタン(CF4 )とアルゴン(Ar)と
一酸化炭素(CO)とを用い、エッチング条件を、一例
として、RF電力を1.5kW、エッチング雰囲気の圧
力を6Paに設定した。
【0056】次いで、異方性エッチングにより上記レジ
ストマスクを除去する。その際、上記ILD膜13も異
方性エッチングされる。このエッチングでは、一例とし
て、一般的なECR(Electron Cycrotron Resonance)
プラズマエッチング装置を用い、エッチングガスに、窒
素(N2 )とヘリウム(He)とを用い、エッチング条
件は、エッチング雰囲気の圧力を1Pa、マイクロ波電
力を1kW、バイアスRF電力を300Wに設定する。
なお、ILD膜13の下層には絶縁膜11があるので、
このエッチングは少なくとも絶縁膜11上で停止され
る。
ストマスクを除去する。その際、上記ILD膜13も異
方性エッチングされる。このエッチングでは、一例とし
て、一般的なECR(Electron Cycrotron Resonance)
プラズマエッチング装置を用い、エッチングガスに、窒
素(N2 )とヘリウム(He)とを用い、エッチング条
件は、エッチング雰囲気の圧力を1Pa、マイクロ波電
力を1kW、バイアスRF電力を300Wに設定する。
なお、ILD膜13の下層には絶縁膜11があるので、
このエッチングは少なくとも絶縁膜11上で停止され
る。
【0057】その後、上記エッチングにより除去された
ILD膜の部分を埋め込むとともに上記ILD膜13上
に上記エッチングストッパ層14を覆うもので配線間の
絶縁膜となるIMD膜16を形成する。このIMD膜1
6は、例えば上記ILD膜13と同様の形成方法により
ポリアリールエーテルで形成する。その膜厚は、例えば
300nmとした。以降の工程は、上記説明したのと同
様である。
ILD膜の部分を埋め込むとともに上記ILD膜13上
に上記エッチングストッパ層14を覆うもので配線間の
絶縁膜となるIMD膜16を形成する。このIMD膜1
6は、例えば上記ILD膜13と同様の形成方法により
ポリアリールエーテルで形成する。その膜厚は、例えば
300nmとした。以降の工程は、上記説明したのと同
様である。
【0058】上記第1の実施の形態で説明した半導体装
置の製造方法では、エッチングストッパ層14を配線溝
21が形成される領域下とその周囲のみに形成するとと
もに、接続孔22を形成するための開口部15をエッチ
ングストッパ層14に形成することから、エッチングス
トッパ層14の量が従来のSADD法により形成される
エッチングストッパ層と比較して少なくなる。通常、エ
ッチングストッパ層はシリコン系酸化膜や窒化膜などで
形成するために誘電率が高いものとなるが、このように
エッチングストッパ層14の量が減じられていることに
より、配線間(第2の配線24、24間)および配線層
間(第1の配線12と第2の配線24との間)の実効的
な誘電率が従来のSADD法により形成される構成のも
のよりは低く抑えられる。そのため、配線間容量、配線
間容量が低減される。
置の製造方法では、エッチングストッパ層14を配線溝
21が形成される領域下とその周囲のみに形成するとと
もに、接続孔22を形成するための開口部15をエッチ
ングストッパ層14に形成することから、エッチングス
トッパ層14の量が従来のSADD法により形成される
エッチングストッパ層と比較して少なくなる。通常、エ
ッチングストッパ層はシリコン系酸化膜や窒化膜などで
形成するために誘電率が高いものとなるが、このように
エッチングストッパ層14の量が減じられていることに
より、配線間(第2の配線24、24間)および配線層
間(第1の配線12と第2の配線24との間)の実効的
な誘電率が従来のSADD法により形成される構成のも
のよりは低く抑えられる。そのため、配線間容量、配線
間容量が低減される。
【0059】また、上記エッチングストッパ層14を配
線溝21が形成される領域下とその周囲のみに形成する
ことから、IMD膜16に配線溝21を形成した際に、
配線溝21がエッチングストッパ層14をはみ出すこと
なくエッチングストッパ層14上に形成されることにな
る。そのため、所定の深さに配線溝21が形成される。
また、配線溝21を形成する際に、リソグラフィー工程
の露光工程においてマスク合わせずれが発生したとして
も、配線溝21が形成される領域下の周囲にもエッチン
グストッパ層14を形成するので、エッチングストッパ
層14をはみ出して配線溝21が形成されることはな
い。そのため、配線溝21が深く形成され過ぎて第1の
配線12と短絡を起こすようなことはない。
線溝21が形成される領域下とその周囲のみに形成する
ことから、IMD膜16に配線溝21を形成した際に、
配線溝21がエッチングストッパ層14をはみ出すこと
なくエッチングストッパ層14上に形成されることにな
る。そのため、所定の深さに配線溝21が形成される。
また、配線溝21を形成する際に、リソグラフィー工程
の露光工程においてマスク合わせずれが発生したとして
も、配線溝21が形成される領域下の周囲にもエッチン
グストッパ層14を形成するので、エッチングストッパ
層14をはみ出して配線溝21が形成されることはな
い。そのため、配線溝21が深く形成され過ぎて第1の
配線12と短絡を起こすようなことはない。
【0060】次に、前記説明した第1の実施の形態にお
ける変形例を、図4の製造工程図によって説明する。図
4では、前記図3によって示した構成部品と同様のもの
には同一符号を付与する。
ける変形例を、図4の製造工程図によって説明する。図
4では、前記図3によって示した構成部品と同様のもの
には同一符号を付与する。
【0061】図4の(1)に示すように、前記図3の
(5)に示した工程において、配線溝21をエッチング
ストッパ層14を貫通してILD膜13に達する状態に
形成する。
(5)に示した工程において、配線溝21をエッチング
ストッパ層14を貫通してILD膜13に達する状態に
形成する。
【0062】その後図4の(2)に示すように、前記図
3の(6)に示した工程と同様にして、配線溝21の内
部にバリアメタル層23を介して第2の配線24を形成
するとともに、接続孔22の内部にバリアメタル層23
を介してプラグ25を形成する。
3の(6)に示した工程と同様にして、配線溝21の内
部にバリアメタル層23を介して第2の配線24を形成
するとともに、接続孔22の内部にバリアメタル層23
を介してプラグ25を形成する。
【0063】上記図4に示した製造方法では、エッチン
グストッパ層14にも配線溝21を形成するので、図3
に示した製造方法で形成される半導体装置のエッチング
ストッパ層14よりも配線溝21を形成した分だけ、エ
ッチングストッパ層14の体積が少なくなっている。そ
のため、エッチングストッパ層14の体積が少なくなっ
た分だけ、配線間、配線層間の実効的な誘電率が低減さ
れる。
グストッパ層14にも配線溝21を形成するので、図3
に示した製造方法で形成される半導体装置のエッチング
ストッパ層14よりも配線溝21を形成した分だけ、エ
ッチングストッパ層14の体積が少なくなっている。そ
のため、エッチングストッパ層14の体積が少なくなっ
た分だけ、配線間、配線層間の実効的な誘電率が低減さ
れる。
【0064】上記図4に示した製造工程では、溝配線2
1を形成する際に、エッチングストッパ層14にも配線
溝21を形成するので、エッチングストッパ層14に形
成した配線溝21の分だけ、図3に示した製造方法によ
り形成されるエッチングストッパ層よりもその体積が少
なくなる。そのため、配線間、配線層間の実効的な誘電
率が低くなる。
1を形成する際に、エッチングストッパ層14にも配線
溝21を形成するので、エッチングストッパ層14に形
成した配線溝21の分だけ、図3に示した製造方法によ
り形成されるエッチングストッパ層よりもその体積が少
なくなる。そのため、配線間、配線層間の実効的な誘電
率が低くなる。
【0065】次に、本発明の第2の半導体装置に係わる
実施の形態を、図5の概略構成断面図によって説明す
る。図5では、ファーストビア(FV)法に基づいた本
発明の方法により形成された半導体装置の一例を示す。
実施の形態を、図5の概略構成断面図によって説明す
る。図5では、ファーストビア(FV)法に基づいた本
発明の方法により形成された半導体装置の一例を示す。
【0066】図5に示すように、例えばシリコン基板の
ような半導体基板(図示せず)上に、形成されているト
ランジスタ、キャパシタ等(図示せず)を覆う絶縁膜5
1が形成されている。この絶縁膜51には、溝配線構造
の第1の配線52が形成されている。さらにその絶縁膜
51上でかつ配線溝を形成する領域下とその周辺には、
エッチングストッパ層となるものでかつ上記第1の配線
52を覆って配線層間の絶縁膜となるILD(Inter Le
vel Dielectrics )膜53が、例えば300nmの厚さ
に形成されている。上記配線溝を形成する領域下の周辺
とは、配線溝を形成する際の露光工程においてマスク合
わせずれを起こしても配線溝がエッチングストッパ層1
4上に形成される範囲とする。上記ILD膜53は、例
えば酸化シリコンで形成されている。または、酸化窒化
シリコンもしくは窒化シリコンなどで形成されていても
よい。
ような半導体基板(図示せず)上に、形成されているト
ランジスタ、キャパシタ等(図示せず)を覆う絶縁膜5
1が形成されている。この絶縁膜51には、溝配線構造
の第1の配線52が形成されている。さらにその絶縁膜
51上でかつ配線溝を形成する領域下とその周辺には、
エッチングストッパ層となるものでかつ上記第1の配線
52を覆って配線層間の絶縁膜となるILD(Inter Le
vel Dielectrics )膜53が、例えば300nmの厚さ
に形成されている。上記配線溝を形成する領域下の周辺
とは、配線溝を形成する際の露光工程においてマスク合
わせずれを起こしても配線溝がエッチングストッパ層1
4上に形成される範囲とする。上記ILD膜53は、例
えば酸化シリコンで形成されている。または、酸化窒化
シリコンもしくは窒化シリコンなどで形成されていても
よい。
【0067】さらに上記絶縁膜51上には、上記ILD
膜53を覆うもので配線間および一部の配線層間の絶縁
膜となるIMD(Inter Metal Dielectrics )膜54
が、例えばILD膜53上で300nmの厚さに形成さ
れている。このIMD膜54は、上記ILD膜53と同
様なる材料の絶縁膜で形成されてもよく、または、、B
CB膜、ポリイミド膜、アモルファスカーボン膜などの
低誘電率有機膜で形成されていてもよい。
膜53を覆うもので配線間および一部の配線層間の絶縁
膜となるIMD(Inter Metal Dielectrics )膜54
が、例えばILD膜53上で300nmの厚さに形成さ
れている。このIMD膜54は、上記ILD膜53と同
様なる材料の絶縁膜で形成されてもよく、または、、B
CB膜、ポリイミド膜、アモルファスカーボン膜などの
低誘電率有機膜で形成されていてもよい。
【0068】上記IMD膜54上には、例えば酸化シリ
コンを200nmの厚さに堆積してなるハードマスク層
55が形成されている。そのハードマスク層55には配
線溝パターンとなる開口部56が形成されている。さら
に上記開口部56下のILD膜54には配線溝61が形
成され、上記ILD膜54には接続孔62が形成されて
いる。
コンを200nmの厚さに堆積してなるハードマスク層
55が形成されている。そのハードマスク層55には配
線溝パターンとなる開口部56が形成されている。さら
に上記開口部56下のILD膜54には配線溝61が形
成され、上記ILD膜54には接続孔62が形成されて
いる。
【0069】なお、第1の配線52上に窒化シリコン膜
のような拡散防止層が形成されている場合には、接続孔
62は拡散防止層を貫通して第1の配線52の表面に達
するように形成されている。
のような拡散防止層が形成されている場合には、接続孔
62は拡散防止層を貫通して第1の配線52の表面に達
するように形成されている。
【0070】さらに上記配線溝61および接続孔62の
各内面にはバリアメタル層63が形成され、配線溝61
の内部には、そのバリアメタル層63を介して、例えば
銅もしくは銅合金からなる第2の配線64が形成され、
上記接続孔62の内部には、上記バリアメタル層63を
介して、例えば銅もしくは銅合金からなるプラグ65が
形成されている。
各内面にはバリアメタル層63が形成され、配線溝61
の内部には、そのバリアメタル層63を介して、例えば
銅もしくは銅合金からなる第2の配線64が形成され、
上記接続孔62の内部には、上記バリアメタル層63を
介して、例えば銅もしくは銅合金からなるプラグ65が
形成されている。
【0071】さらに、上記IMD膜54および第2の配
線64上に、上記説明したのと同様なるILD膜53、
IMD膜54、接続孔62、配線溝61、第2の配線6
4、プラグ65等を形成して、上記配線構造を積層した
ものとすることも可能である。
線64上に、上記説明したのと同様なるILD膜53、
IMD膜54、接続孔62、配線溝61、第2の配線6
4、プラグ65等を形成して、上記配線構造を積層した
ものとすることも可能である。
【0072】上記第2の半導体装置では、配線層間の絶
縁膜のILD膜53は、配線溝61が形成される領域下
とその周囲にのみ形成されていることから、従来のFV
法により形成される酸化シリコン膜の配線層間の絶縁膜
よりはその体積が少なくなっている。通常、酸化シリコ
ン膜は誘電率4.2程度と高いため、このような高い誘
電率を有するもので形成されるILD膜53を少なくす
ることにより、配線間(第2の配線64、64との間)
や配線層間(第1の配線52と第2の配線64との間)
の誘電率が低減され、配線層間容量が低減される。
縁膜のILD膜53は、配線溝61が形成される領域下
とその周囲にのみ形成されていることから、従来のFV
法により形成される酸化シリコン膜の配線層間の絶縁膜
よりはその体積が少なくなっている。通常、酸化シリコ
ン膜は誘電率4.2程度と高いため、このような高い誘
電率を有するもので形成されるILD膜53を少なくす
ることにより、配線間(第2の配線64、64との間)
や配線層間(第1の配線52と第2の配線64との間)
の誘電率が低減され、配線層間容量が低減される。
【0073】次に、第2の半導体装置の製造方法に係わ
る実施の形態を、図6の製造工程図によって説明する。
図6では、FV法に基づいた本発明の方法により形成さ
れた半導体装置の一例を示し、前記図5によって説明し
た構成部品と同様のものには同一符号を付与する。
る実施の形態を、図6の製造工程図によって説明する。
図6では、FV法に基づいた本発明の方法により形成さ
れた半導体装置の一例を示し、前記図5によって説明し
た構成部品と同様のものには同一符号を付与する。
【0074】図示はしないが、半導体基板(例えばシリ
コン基板)上に、トランジスタ、キャパシタ等(図示せ
ず)を形成した後、図6の(1)に示すように、絶縁膜
51を形成する。次いでこの絶縁膜51に第1の配線5
2を、例えば一般に知られている溝配線技術により形成
する。その絶縁膜51上に第1の配線52を覆うもので
配線層間の絶縁膜となるILD膜53を、例えばプラズ
マCVD法により、酸化シリコンを300nmの厚さに
堆積して形成する。このプラズマCVD法では、プロセ
スガスにモノシラン(SiH4 )もしくはジシラン(S
i2 H6 )のようなシラン系ガスを用いる。例えば、原
料ガスにモノシラン(SiH4 )と一酸化二窒素(N2
O)とを用い、基板温度を350℃、成膜雰囲気の圧力
を1kPaに設定して成膜を行った。なお、ILD膜1
3には、酸化窒化シリコン、窒化シリコンなどの材料で
形成することも可能である。
コン基板)上に、トランジスタ、キャパシタ等(図示せ
ず)を形成した後、図6の(1)に示すように、絶縁膜
51を形成する。次いでこの絶縁膜51に第1の配線5
2を、例えば一般に知られている溝配線技術により形成
する。その絶縁膜51上に第1の配線52を覆うもので
配線層間の絶縁膜となるILD膜53を、例えばプラズ
マCVD法により、酸化シリコンを300nmの厚さに
堆積して形成する。このプラズマCVD法では、プロセ
スガスにモノシラン(SiH4 )もしくはジシラン(S
i2 H6 )のようなシラン系ガスを用いる。例えば、原
料ガスにモノシラン(SiH4 )と一酸化二窒素(N2
O)とを用い、基板温度を350℃、成膜雰囲気の圧力
を1kPaに設定して成膜を行った。なお、ILD膜1
3には、酸化窒化シリコン、窒化シリコンなどの材料で
形成することも可能である。
【0075】次いで図6の(2)に示すように、通常の
リソグラフィー技術とエッチング技術とを用いて、上記
ILD膜53をパターニングする。まず、ILD膜53
上にレジスト膜71を形成した後、リソグラフィー技術
により、上記レジスト膜71に、例えば上記第1の配線
52に達する接続孔を形成するための開口部72を形成
するとともに、配線溝を形成する領域とその周辺領域上
に上記レジスト膜71を残す。その後、そのレジスト膜
71をエッチングマスクに用いたエッチングにより、上
記ILD膜53をエッチングし、上記第1の配線52に
達する接続孔62を形成するとともに、配線溝を形成す
る領域下とその周辺の上記ILD膜53を残して、その
他の部分をILD膜53を除去する。上記配線溝を形成
する領域下の周辺とは、配線溝を形成する際の露光工程
においてマスク合わせずれを起こしても配線溝がILD
膜53上に形成される範囲とする。その後、エッチング
マスクに用いた上記レジスト膜71を通常のアッシング
処理により除去する。なお、図面では、レジスト膜71
をアッシングする前の状態を示した。
リソグラフィー技術とエッチング技術とを用いて、上記
ILD膜53をパターニングする。まず、ILD膜53
上にレジスト膜71を形成した後、リソグラフィー技術
により、上記レジスト膜71に、例えば上記第1の配線
52に達する接続孔を形成するための開口部72を形成
するとともに、配線溝を形成する領域とその周辺領域上
に上記レジスト膜71を残す。その後、そのレジスト膜
71をエッチングマスクに用いたエッチングにより、上
記ILD膜53をエッチングし、上記第1の配線52に
達する接続孔62を形成するとともに、配線溝を形成す
る領域下とその周辺の上記ILD膜53を残して、その
他の部分をILD膜53を除去する。上記配線溝を形成
する領域下の周辺とは、配線溝を形成する際の露光工程
においてマスク合わせずれを起こしても配線溝がILD
膜53上に形成される範囲とする。その後、エッチング
マスクに用いた上記レジスト膜71を通常のアッシング
処理により除去する。なお、図面では、レジスト膜71
をアッシングする前の状態を示した。
【0076】次いで図6の(3)に示すように、上記絶
縁膜51上に上記ILD膜53を覆うもので配線間の絶
縁膜となり、一部の配線層間の絶縁膜ともなるIMD膜
54を形成する。このIMD膜54は、例えば上記IL
D膜53と同様の形成方法によりポリアリールエーテル
で形成する。その膜厚は、ILD膜53上で例えば30
0nmとした。
縁膜51上に上記ILD膜53を覆うもので配線間の絶
縁膜となり、一部の配線層間の絶縁膜ともなるIMD膜
54を形成する。このIMD膜54は、例えば上記IL
D膜53と同様の形成方法によりポリアリールエーテル
で形成する。その膜厚は、ILD膜53上で例えば30
0nmとした。
【0077】さらに、上記IMD膜54上に、ハードマ
スク層55を形成する。このハードマスク層55は、例
えばプラズマCVD法により、例えば酸化シリコンを2
00nmの厚さに堆積して形成する。
スク層55を形成する。このハードマスク層55は、例
えばプラズマCVD法により、例えば酸化シリコンを2
00nmの厚さに堆積して形成する。
【0078】次いで、通常のリソグラフィー技術とエッ
チング技術とを用いて、上記ハードマスク層55をパタ
ーニングする。まず、ハードマスク55上にレジスト膜
73を形成した後、リソグラフィー技術により、配線溝
を形成するための開口部74を形成する。
チング技術とを用いて、上記ハードマスク層55をパタ
ーニングする。まず、ハードマスク55上にレジスト膜
73を形成した後、リソグラフィー技術により、配線溝
を形成するための開口部74を形成する。
【0079】続いて図6の(4)に示すように、、上記
レジスト膜73をエッチングマスクに用いて、ハードマ
スク層55をエッチングして、配線溝を形成するための
開口部56を形成する。これらのエッチングでは、一例
としては、マグネトロンエッチング装置を用い、エッチ
ングガスにオクタフルオロブテン(C4 F8 )〔供給流
量は例えば10sccmに設定〕とアルゴン(Ar)
〔供給流量は例えば200sccmに設定〕と酸素(O
2 )〔供給流量は例えば2sccmに設定〕とを用い、
基板温度を20℃、電力を2kW、エッチング雰囲気の
圧力を8Paに設定した。
レジスト膜73をエッチングマスクに用いて、ハードマ
スク層55をエッチングして、配線溝を形成するための
開口部56を形成する。これらのエッチングでは、一例
としては、マグネトロンエッチング装置を用い、エッチ
ングガスにオクタフルオロブテン(C4 F8 )〔供給流
量は例えば10sccmに設定〕とアルゴン(Ar)
〔供給流量は例えば200sccmに設定〕と酸素(O
2 )〔供給流量は例えば2sccmに設定〕とを用い、
基板温度を20℃、電力を2kW、エッチング雰囲気の
圧力を8Paに設定した。
【0080】さらにハードマスク層55をエッチングマ
スクに用いて、IMD膜54をエッチングし、配線溝6
1を形成する。このエッチングでは、上記ILD膜53
が配線溝61の底部となって、配線溝61を形成するエ
ッチングを停止させる。引き続き、このILD膜53を
エッチングマスクに用いてIMD膜54が埋め込まれた
接続孔62を再び開口する。これらのエッチングでは、
一例としては、ヘリコン波プラズマエッチング装置を用
い、エッチングガスにアンモニア(NH3 )〔供給流量
は例えば100sccmに設定〕を用い、基板温度を1
00℃、ソース電力を1.5kW、バイアス電力を10
0W、エッチング雰囲気の圧力を1Paに設定した。も
しくは、一般的なECRプラズマエッチング装置を用
い、エッチングガスに、窒素(N2 )とヘリウム(H
e)とを用い、エッチング条件は、エッチング雰囲気の
圧力を1Pa、マイクロ波電力を1kW、バイアスRF
電力を300Wに設定する。
スクに用いて、IMD膜54をエッチングし、配線溝6
1を形成する。このエッチングでは、上記ILD膜53
が配線溝61の底部となって、配線溝61を形成するエ
ッチングを停止させる。引き続き、このILD膜53を
エッチングマスクに用いてIMD膜54が埋め込まれた
接続孔62を再び開口する。これらのエッチングでは、
一例としては、ヘリコン波プラズマエッチング装置を用
い、エッチングガスにアンモニア(NH3 )〔供給流量
は例えば100sccmに設定〕を用い、基板温度を1
00℃、ソース電力を1.5kW、バイアス電力を10
0W、エッチング雰囲気の圧力を1Paに設定した。も
しくは、一般的なECRプラズマエッチング装置を用
い、エッチングガスに、窒素(N2 )とヘリウム(H
e)とを用い、エッチング条件は、エッチング雰囲気の
圧力を1Pa、マイクロ波電力を1kW、バイアスRF
電力を300Wに設定する。
【0081】なお、上記レジスト膜73は、IMD膜5
4をエッチングする際に除去される。また第1の配線5
2上に窒化シリコン膜のような拡散防止層が形成されて
いる場合には、接続孔62を形成した後、その拡散防止
層を除去して第1の配線52の表面を露出させる異方性
エッチングを行う。
4をエッチングする際に除去される。また第1の配線5
2上に窒化シリコン膜のような拡散防止層が形成されて
いる場合には、接続孔62を形成した後、その拡散防止
層を除去して第1の配線52の表面を露出させる異方性
エッチングを行う。
【0082】その後、図3の(5)に示すように、スパ
ッタリング、蒸着法もしくはCVD法によって、上記配
線溝61および接続孔62の各内面にバリアメタル層6
3を形成し、さらに銅膜を形成する。その際、バリアメ
タル層63および銅膜は、ハードマスク層55上にも成
膜される。上記バリアメタル層63は、例えば窒化タン
タルもしくはタンタルを50nmの厚さに堆積して形成
する。なお、バリアメタル層63の成膜に先立って、第
1の配線52の表面に形成されている自然酸化膜等を除
去するために、スパッタエッチングを行うことが好まし
い。そしてスパッタエッチング後は、酸化性雰囲気(例
えば大気)にさらすことなく、バリアメタル層63の成
膜を行うことが好ましい。例えば、いわゆるin situ 処
理を行う。
ッタリング、蒸着法もしくはCVD法によって、上記配
線溝61および接続孔62の各内面にバリアメタル層6
3を形成し、さらに銅膜を形成する。その際、バリアメ
タル層63および銅膜は、ハードマスク層55上にも成
膜される。上記バリアメタル層63は、例えば窒化タン
タルもしくはタンタルを50nmの厚さに堆積して形成
する。なお、バリアメタル層63の成膜に先立って、第
1の配線52の表面に形成されている自然酸化膜等を除
去するために、スパッタエッチングを行うことが好まし
い。そしてスパッタエッチング後は、酸化性雰囲気(例
えば大気)にさらすことなく、バリアメタル層63の成
膜を行うことが好ましい。例えば、いわゆるin situ 処
理を行う。
【0083】その後、電解メッキ法により、接続孔62
および配線溝61を銅で埋め込む。その際、ハードマス
ク層55上にも銅膜が形成される。次いでCMPによ
り、ハードマスク層55上の余分な銅膜およびバリアメ
タル層63を除去して、配線溝61の内部に第2の配線
64を形成するとともに接続孔62の内部に第1の配線
52に電気的に接続するプラグ65を形成する。上記C
MPの際には、ハードマスク層55が研磨ストッパとな
るが、ハードマスク層55の厚さによっては、ハードマ
スク層55は完全に除去されることがある。なお、上記
例では、銅を埋め込んだが、配線材料となる例えばアル
ミニウムのような他の金属材料を埋め込んでもよい。
および配線溝61を銅で埋め込む。その際、ハードマス
ク層55上にも銅膜が形成される。次いでCMPによ
り、ハードマスク層55上の余分な銅膜およびバリアメ
タル層63を除去して、配線溝61の内部に第2の配線
64を形成するとともに接続孔62の内部に第1の配線
52に電気的に接続するプラグ65を形成する。上記C
MPの際には、ハードマスク層55が研磨ストッパとな
るが、ハードマスク層55の厚さによっては、ハードマ
スク層55は完全に除去されることがある。なお、上記
例では、銅を埋め込んだが、配線材料となる例えばアル
ミニウムのような他の金属材料を埋め込んでもよい。
【0084】図示はしないが、さらに上記ILD膜13
の形成工程から第2の配線64およびプラグ65の形成
工程までを繰り返し行うことによって、多層配線を形成
することが可能になる。
の形成工程から第2の配線64およびプラグ65の形成
工程までを繰り返し行うことによって、多層配線を形成
することが可能になる。
【0085】上記第2の実施の形態で説明した半導体装
置の製造方法では、配線層間の絶縁膜であるIMD膜5
4を配線溝61が形成される領域下とその周囲にのみ形
成するとともに、配線間の絶縁膜であるILD膜53に
接続孔62を形成することから、従来FV法により形成
されたものと比較して、シリコン系酸化膜等の高い誘電
率を有する材料で形成されていた配線層間の絶縁膜の量
が少なくなる。このように酸化シリコン膜からなるIL
D膜53が減じられることにより、配線層間(第1の配
線53と第2の配線64との間)の誘電率が低く抑えら
れる。よって、配線間容量が低減される。
置の製造方法では、配線層間の絶縁膜であるIMD膜5
4を配線溝61が形成される領域下とその周囲にのみ形
成するとともに、配線間の絶縁膜であるILD膜53に
接続孔62を形成することから、従来FV法により形成
されたものと比較して、シリコン系酸化膜等の高い誘電
率を有する材料で形成されていた配線層間の絶縁膜の量
が少なくなる。このように酸化シリコン膜からなるIL
D膜53が減じられることにより、配線層間(第1の配
線53と第2の配線64との間)の誘電率が低く抑えら
れる。よって、配線間容量が低減される。
【0086】また、エッチングストッパ層となるILD
膜53を配線溝が形成される領域下とその周囲のみに形
成することから、配線間の絶縁膜であるIMD膜54に
配線溝61を形成した際に、配線溝61が配線層間の絶
縁膜であるILD膜53を外れて形成されることはな
い。そのため、所定の深さに配線溝61が形成される。
また、配線溝61を形成する際に、リソグラフィー工程
の露光工程においてマスク合わせずれが発生したとして
も、配線溝61が形成される領域下の周囲にもエッチン
グ選択性を有する層を形成するので、ILD膜53をは
み出して配線溝61が形成されることはない。そのた
め、配線溝61が深く形成され過ぎて下層配線である第
1の配線52と短絡を起こすようなことは起こらない。
膜53を配線溝が形成される領域下とその周囲のみに形
成することから、配線間の絶縁膜であるIMD膜54に
配線溝61を形成した際に、配線溝61が配線層間の絶
縁膜であるILD膜53を外れて形成されることはな
い。そのため、所定の深さに配線溝61が形成される。
また、配線溝61を形成する際に、リソグラフィー工程
の露光工程においてマスク合わせずれが発生したとして
も、配線溝61が形成される領域下の周囲にもエッチン
グ選択性を有する層を形成するので、ILD膜53をは
み出して配線溝61が形成されることはない。そのた
め、配線溝61が深く形成され過ぎて下層配線である第
1の配線52と短絡を起こすようなことは起こらない。
【0087】なお、上記ILD膜13、IMD膜16、
および上記IMD膜54は、フッ素樹脂またはキセロゲ
ルで形成することもできる。フッ素樹脂の一例として
は、フルオロカーボン膜〔例えば、環状フッ素樹脂、テ
フロン(PTFE)、他〕、アモルファステフロン〔例
えば、デュポン社製:テフロンAF(商品名)、他〕、
フッ化アリールエーテルもしくはフッ化ポリイミドを用
いることができる。上記キセロゲルの一例としてはポー
ラスシリカがある。
および上記IMD膜54は、フッ素樹脂またはキセロゲ
ルで形成することもできる。フッ素樹脂の一例として
は、フルオロカーボン膜〔例えば、環状フッ素樹脂、テ
フロン(PTFE)、他〕、アモルファステフロン〔例
えば、デュポン社製:テフロンAF(商品名)、他〕、
フッ化アリールエーテルもしくはフッ化ポリイミドを用
いることができる。上記キセロゲルの一例としてはポー
ラスシリカがある。
【0088】上記フッ素樹脂を成膜するには、回転塗布
装置により上記フッ素樹脂の前駆体を塗布し、その後、
300℃〜450℃でキュアする。なお、フッ素化アモ
ルファスカーボン等の材料はアセチレン(C2 H2 )、
フルオロカーボンガス〔例えばオクタフルオロブテン
(C4 F8 )〕をプロセスガスに用いたプラズマCVD
法により成膜することが可能である。この場合も成膜後
に300℃〜450℃でキュアする。なお、上記アモル
ファステフロンはテフロンAFに限定されることはな
く、下記の化学式(1)に示す構造を有するものであれ
ば何でもよい。
装置により上記フッ素樹脂の前駆体を塗布し、その後、
300℃〜450℃でキュアする。なお、フッ素化アモ
ルファスカーボン等の材料はアセチレン(C2 H2 )、
フルオロカーボンガス〔例えばオクタフルオロブテン
(C4 F8 )〕をプロセスガスに用いたプラズマCVD
法により成膜することが可能である。この場合も成膜後
に300℃〜450℃でキュアする。なお、上記アモル
ファステフロンはテフロンAFに限定されることはな
く、下記の化学式(1)に示す構造を有するものであれ
ば何でもよい。
【0089】
【化1】
【0090】上記ILD膜13、IMD膜16として
は、シクロポリマライズドフロリネーテッドポリマー系
樹脂〔例えばサイトップ(商品名)〕を用いることも可
能である。シクロポリマライズドフロリネーテッドポリ
マー系樹脂は上記サイトップに限定されることはなく、
下記の化学式(2)に示す構造を有するものであれば何
でもよい。
は、シクロポリマライズドフロリネーテッドポリマー系
樹脂〔例えばサイトップ(商品名)〕を用いることも可
能である。シクロポリマライズドフロリネーテッドポリ
マー系樹脂は上記サイトップに限定されることはなく、
下記の化学式(2)に示す構造を有するものであれば何
でもよい。
【0091】
【化2】
【0092】上記ILD膜13、IMD膜16として
は、フッ化ポリアリルエーテル系樹脂〔例えばFLAR
E(商品名)〕を用いることも可能である。フッ化ポリ
アリルエーテル系樹脂は上記FLAREに限定されるこ
とはなく、下記の化学式(3)に示す構造を有するもの
であれば何でもよい。
は、フッ化ポリアリルエーテル系樹脂〔例えばFLAR
E(商品名)〕を用いることも可能である。フッ化ポリ
アリルエーテル系樹脂は上記FLAREに限定されるこ
とはなく、下記の化学式(3)に示す構造を有するもの
であれば何でもよい。
【0093】
【化3】
【0094】また、上記ILD膜13、IMD膜16に
上記キセロゲルを用いる場合には、一例として、ナノグ
ラス社が開発したNanoporous Silica
を、回転塗布装置を用いて成膜を行った。上記Nano
porous Silicaはポーラスシリカの1種
で、本発明で用いることができるキセロゲルは、上記N
anoporous Silicaに限定されることは
ない。すなわち、芳香族などの比較的高分子のアルキル
基を有するシラノール樹脂を基板上に塗布し、それをゲ
ル化させ、シランカップリング剤もしくは水素化処理を
用いて疎水化処理を行って形成したものであれば、どの
ようなキセロゲルであっても適用することができる。
上記キセロゲルを用いる場合には、一例として、ナノグ
ラス社が開発したNanoporous Silica
を、回転塗布装置を用いて成膜を行った。上記Nano
porous Silicaはポーラスシリカの1種
で、本発明で用いることができるキセロゲルは、上記N
anoporous Silicaに限定されることは
ない。すなわち、芳香族などの比較的高分子のアルキル
基を有するシラノール樹脂を基板上に塗布し、それをゲ
ル化させ、シランカップリング剤もしくは水素化処理を
用いて疎水化処理を行って形成したものであれば、どの
ようなキセロゲルであっても適用することができる。
【0095】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の第1の半
導体装置によれば、エッチングストッパ層が、配線溝が
形成される領域下とその周囲にのみ形成されているとと
もに、そのエッチングストッパ層に接続孔を形成するた
めの開口部が形成されているので、二つの絶縁膜の層間
に形成されるエッチングストッパ層の量が従来のエッチ
ングストッパ層と比較して少なくなっている。このよう
に、通常、誘電率が高い材料で形成されるエッチングス
トッパ層の量が減じられているので、配線間および配線
層間の実効的な誘電率が低減され、配線間容量、配線層
間容量の低減が図れる。
導体装置によれば、エッチングストッパ層が、配線溝が
形成される領域下とその周囲にのみ形成されているとと
もに、そのエッチングストッパ層に接続孔を形成するた
めの開口部が形成されているので、二つの絶縁膜の層間
に形成されるエッチングストッパ層の量が従来のエッチ
ングストッパ層と比較して少なくなっている。このよう
に、通常、誘電率が高い材料で形成されるエッチングス
トッパ層の量が減じられているので、配線間および配線
層間の実効的な誘電率が低減され、配線間容量、配線層
間容量の低減が図れる。
【0096】第1の半導体装置の製造方法によれば、エ
ッチングストッパ層を配線溝が形成される領域下とその
周囲のみに形成するので、誘電率の高い材料で形成され
るエッチングストッパ層の量が従来のエッチングストッ
パ層と比較して少なく形成することができる。よって、
配線間および配線層間の実効的な誘電率を従来の構成の
ものよりは低く抑えることができるので、配線間容量、
配線間容量を低減することができる。
ッチングストッパ層を配線溝が形成される領域下とその
周囲のみに形成するので、誘電率の高い材料で形成され
るエッチングストッパ層の量が従来のエッチングストッ
パ層と比較して少なく形成することができる。よって、
配線間および配線層間の実効的な誘電率を従来の構成の
ものよりは低く抑えることができるので、配線間容量、
配線間容量を低減することができる。
【0097】第2の半導体装置によれば、配線層間の絶
縁膜は、配線溝が形成される領域下とその周囲にのみ形
成されているので、従来の酸化シリコン膜で形成されて
いる配線層間の絶縁膜よりもその体積が少なくなる。通
常、酸化シリコン膜は誘電率4.2程度と有機絶縁材料
よりも高いため、高い誘電率を有するもので形成される
配線層間の絶縁膜を少なくすることにより、配線層間の
実効的な誘電率が低減され、配線層間の容量が低減でき
る。
縁膜は、配線溝が形成される領域下とその周囲にのみ形
成されているので、従来の酸化シリコン膜で形成されて
いる配線層間の絶縁膜よりもその体積が少なくなる。通
常、酸化シリコン膜は誘電率4.2程度と有機絶縁材料
よりも高いため、高い誘電率を有するもので形成される
配線層間の絶縁膜を少なくすることにより、配線層間の
実効的な誘電率が低減され、配線層間の容量が低減でき
る。
【0098】第2の半導体装置の製造方法によれば、配
線層間の絶縁膜を配線溝が形成される領域下とその周囲
にのみ形成するので、誘電率の高い材料で形成される配
線間の絶縁膜の量が従来のものと比較して少なく形成す
ることができる。よって、配線層間の絶縁膜の実効的な
誘電率が従来の構成のものよりも低く抑えることができ
るので、配線層間容量を低減することができる。
線層間の絶縁膜を配線溝が形成される領域下とその周囲
にのみ形成するので、誘電率の高い材料で形成される配
線間の絶縁膜の量が従来のものと比較して少なく形成す
ることができる。よって、配線層間の絶縁膜の実効的な
誘電率が従来の構成のものよりも低く抑えることができ
るので、配線層間容量を低減することができる。
【図1】本発明の第1の半導体装置に係わる実施の形態
を説明する概略構成断面図である。
を説明する概略構成断面図である。
【図2】第1の半導体装置に係わる実施の形態の変形例
を説明する概略構成断面図である。
を説明する概略構成断面図である。
【図3】第1の半導体装置の製造方法に係わる実施の形
態を説明する製造工程図である。
態を説明する製造工程図である。
【図4】第1の半導体装置の製造方法に係わる実施の形
態の変形例を説明する製造工程図である。
態の変形例を説明する製造工程図である。
【図5】本発明の第2の半導体装置に係わる実施の形態
を説明する概略構成断面図である。
を説明する概略構成断面図である。
【図6】第2の半導体装置の製造方法に係わる実施の形
態を説明する製造工程図である。
態を説明する製造工程図である。
【図7】従来のSACC法を説明する製造工程図であ
る。
る。
13…ILD膜、14…エッチングストッパ層、15…
開口部、16…IMD膜、21…配線溝、22…接続孔
開口部、16…IMD膜、21…配線溝、22…接続孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/3205 H01L 21/88 B 21/90 V S Fターム(参考) 4M104 BB04 DD08 DD20 DD52 DD65 DD67 EE14 EE17 EE18 FF13 FF16 FF22 HH20 5F004 BA13 BA14 BA20 DA00 DA01 DA22 DA23 DA25 DA26 DB03 DB07 DB23 EA23 EA28 EB01 EB02 EB03 5F033 HH08 HH11 HH12 JJ01 JJ08 JJ11 JJ12 MM02 MM05 MM13 NN06 PP27 QQ09 QQ11 QQ16 QQ25 QQ28 QQ37 QQ48 QQ74 RR04 RR06 RR08 RR21 RR22 RR24 SS15 SS22 TT04 XX25
Claims (6)
- 【請求項1】 接続孔が形成される配線層間の絶縁膜
と、 配線溝が形成される配線間の絶縁膜と、 前記二つの絶縁膜の層間に形成されたエッチングストッ
パ層とを備えた半導体装置において、 前記エッチングストッパ層は、接続孔を形成するための
開口部が形成されているとともに、前記配線溝が形成さ
れる領域下とその周囲にのみ形成されていることを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記配線溝は、前記配線間の絶縁膜から
前記エッチングストッパ層にかけて形成されていること
を特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 接続孔が形成される配線層間の絶縁膜を
形成する工程と、 前記配線層間の絶縁膜上にエッチングストッパ層を形成
する工程と、 配線溝が形成される配線間の絶縁膜を形成する工程とを
備えた半導体装置の製造方法において、 前記エッチングストッパ層を前記配線溝が形成される領
域下とその周囲のみに形成するとともに、接続孔を形成
するための開口部を前記エッチングストッパ層に形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記配線間の絶縁膜に前記配線溝を形成
する際に、 前記配線間の絶縁膜から前記エッチングストッパ層にか
けて前記配線溝を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。 - 【請求項5】 接続孔が形成される配線層間の絶縁膜
と、 配線溝が形成されるもので前記配線層間の絶縁膜とはエ
ッチング選択性を有する配線間の絶縁膜とを備えた半導
体装置において、 前記配線層間の絶縁膜は、前記配線溝が形成される領域
下とその周囲にのみ形成されていることを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項6】 接続孔が形成される配線層間の絶縁膜を
形成する工程と、 前記配線層間の絶縁膜上に配線溝が形成される配線間の
絶縁膜を形成する工程とを備えた半導体装置の製造方法
において、 前記配線層間の絶縁膜を前記配線溝が形成される領域下
とその周囲にのみ形成するとともに、前記配線間の絶縁
膜に前記接続孔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 |
|---|---|---|---|
| JP11159046A JP2000349151A (ja) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11159046A JP2000349151A (ja) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000349151A true JP2000349151A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=15685056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11159046A Pending JP2000349151A (ja) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000349151A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009182181A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| CN113013092A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-06-22 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体结构的形成方法及半导体结构 |
-
1999
- 1999-06-07 JP JP11159046A patent/JP2000349151A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009182181A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US8759983B2 (en) | 2008-01-31 | 2014-06-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
| CN113013092A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-06-22 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体结构的形成方法及半导体结构 |
| CN113013092B (zh) * | 2021-02-23 | 2023-04-07 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体结构的形成方法及半导体结构 |
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