JP2000286339A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性の金属系膜
による多層配線構造を有する半導体装置の製造方法に関
する。The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure using a conductive metal film.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、LSIの微細化に伴い、メモ
リセルサイズ等をシュリンクするためにMOSトランジ
スタのゲート電極幅のみならず、ゲート電極間のスペー
スの縮小が顕著になってきている。このため、MOSト
ランジスタ同士を接続、配線するための金属系配線の配
線間ピッチ(ライン/スペース)も縮小せざるを得な
い。一方、従来のデバイスにおいて、図4に示すよう
に、上層との接続のためのコンタクト402を形成する
際に、コンタクト形成用のエッチングにおいて、下層の
配線層401とコンタクト402とが適正に接続でき、
他の層との短絡等をおこさないようにするため、コンタ
クトが接続する部分については、予め配線層401に被
り余裕403をもたせる設計を行っている。そして、こ
の部分が隣接する配線間のピッチを決めるものとなって
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, as LSIs have been miniaturized, not only the gate electrode width of a MOS transistor but also the space between gate electrodes has been significantly reduced in order to shrink the memory cell size and the like. For this reason, the wiring pitch (line / space) of the metal wiring for connecting and wiring the MOS transistors must be reduced. On the other hand, in the conventional device, as shown in FIG. 4, when forming the contact 402 for connection with the upper layer, the lower wiring layer 401 and the contact 402 can be properly connected in the etching for forming the contact. ,
In order to prevent short-circuiting with other layers, the wiring layer 401 is designed to have a margin 403 in advance at the portion to which the contact is connected. This portion determines the pitch between adjacent wirings.
【0003】しかし、最近のLSIにおいては、上述の
ように微細化が進むに伴い、コンタクトが接続する部分
に被り余裕をもたせることは困難になってきている。そ
こで、図5に示すように、被り余裕を減らすか、全くな
くしてしまうことになる。すなわち、図5では、下層配
線層411のコンタクト412の接続領域413は、下
層配線層411と等幅に形成され、被り余裕のない状態
となっている。However, in recent LSIs, as described above, with miniaturization, it is becoming difficult to provide a margin at a portion where a contact is connected. Therefore, as shown in FIG. 5, the margin is reduced or eliminated entirely. That is, in FIG. 5, the connection region 413 of the contact 412 of the lower wiring layer 411 is formed to have the same width as the lower wiring layer 411, so that there is no margin.
【0004】図6、図7は、このような従来の半導体基
板における多層配線構造の製造工程を示す工程図であ
る。ここでは、既にMOSトランジスタやキャパシタ、
その他の構造は形成し終わっているものとし、多層配線
工程のはじめの第1層金属膜201を形成するところか
ら説明する。現在の状態は、最下層のMOSトランジス
タ等のデバイス上に層間絶縁膜を、CVD等によって成
膜し、リフロー、エッチバック(EB)、CMP法その
他の方法で平坦化し、シリコン基板との接続のためのコ
ンタクトが形成された後の状態である。FIG. 6 and FIG. 7 are process diagrams showing a manufacturing process of such a conventional multilayer wiring structure on a semiconductor substrate. Here, already MOS transistors and capacitors,
It is assumed that other structures have been formed, and a description will be given starting from the formation of the first-layer metal film 201 at the beginning of the multilayer wiring process. In the current state, an interlayer insulating film is formed on a device such as a MOS transistor in the lowermost layer by CVD or the like, flattened by a reflow method, an etch back (EB) method, a CMP method, or the like, and is connected to a silicon substrate. After the contact is formed.
【0005】まず、図6(A)において、上述のように
既に形成済みの層の上に、第1層金属膜(例えばAlま
たはCu等)201を例えば500nm程度で成膜し、
さらに、図6(B)において、SiO2系の絶縁膜20
2をCVD等によって例えば150nm程度成膜する。
次に、リソグラフィ法によってレジストパターンを形成
し、これをマスクとしてRIE(反応性イオンエッチン
グ)等により、まず金属膜201上の酸化膜202を選
択的にドライエッチング除去(DE)し、その後、金属
膜201を選択的にドライエッチング除去(DE)し
て、図6(C)に示すようなパターン203を形成す
る。First, in FIG. 6A, a first-layer metal film (eg, Al or Cu) 201 is formed to a thickness of, for example, about 500 nm on a layer already formed as described above.
Further, in FIG. 6B, the SiO 2 -based insulating film 20 is formed.
2 is formed to a thickness of, for example, about 150 nm by CVD or the like.
Next, a resist pattern is formed by a lithography method, and the oxide film 202 on the metal film 201 is selectively dry-etched and removed (DE) by RIE (reactive ion etching) using the mask as a mask. The film 201 is selectively removed by dry etching (DE) to form a pattern 203 as shown in FIG.
【0006】次に、図6(D)において、第1配線パタ
ーン203の上に層間の絶縁膜204をCVDにより成
膜する。このとき、高密度プラズマ技術によれば、配線
間等の埋め込み性が良い。そして、CVDによって成膜
した絶縁膜204をCMP法によって研磨し、平坦化す
る(図6(E))。この平坦化後、下層の第1配線パタ
ーン203と後述する上層の配線パターン209とを接
続するための配線間コンタクト205を形成するため、
まず、平坦化された層間絶縁膜204上にリソグラフィ
技術によるコンタクトホールのマスクパターンを形成
し、下層の配線層(第1配線パターン203)に届くと
ころまで酸化膜204をエッチング除去し、コンタクト
ホール205を形成する(図7(F))。この時、CM
P法によって平坦化したとしても、グローバルな段差や
ロット間ウェーハ間の膜厚のばらつき等も考えられるの
で、一番深いところでもコンタクトが適正に届くよう
に、オーバエッチングをかけることになる(図示せ
ず)。Next, in FIG. 6D, an interlayer insulating film 204 is formed on the first wiring pattern 203 by CVD. At this time, according to the high-density plasma technology, the embedding property between wirings and the like is good. Then, the insulating film 204 formed by CVD is polished and flattened by a CMP method (FIG. 6E). After this planarization, an inter-wiring contact 205 for connecting the lower first wiring pattern 203 and an upper wiring pattern 209 described later is formed.
First, a mask pattern of a contact hole is formed on the planarized interlayer insulating film 204 by a lithography technique, and the oxide film 204 is etched away to reach a lower wiring layer (first wiring pattern 203). Is formed (FIG. 7F). At this time, CM
Even if planarization is performed by the P method, over-etching will be applied so that the contact can be properly reached even at the deepest position because global steps and variations in the film thickness between wafers between lots can be considered. Not shown).
【0007】その後、コンタクトと下層配線層(第1配
線パターン203)との密着性確保と抵抗上昇を抑制す
る目的のバリアメタル(TiN/Ti)をスパッタ法に
よって成膜し(図示せず)、プラグ206を形成するた
めのタングステンをCVDによって成膜し、エッチバッ
クやCMP法による研磨等でプラグ部分のみを残してエ
ッチング除去する(図7(G))。次に、上層の第2層
金属膜(例えばAlまたはCu等)207を例えば50
0nm程度で成膜し(図7(H))、さらに、SiO2
系の絶縁膜208をCVD等によって例えば150nm
程度成膜する(図7(I))。次に、リソグラフィ法に
よってパターンニングした後、絶縁膜208及び第2層
金属膜207をエッチング除去し、第2配線パターン2
09を形成する(図7(J))。この後、以上の繰り返
しで多層配線を形成する。After that, a barrier metal (TiN / Ti) is formed by sputtering (not shown) for the purpose of securing adhesion between the contact and the lower wiring layer (first wiring pattern 203) and suppressing an increase in resistance. Tungsten for forming the plug 206 is formed by CVD, and is etched away by etching back or polishing by a CMP method, leaving only the plug portion (FIG. 7G). Next, an upper second-layer metal film (for example, Al or Cu) 207 is, for example, 50
Deposited at about 0 nm (Fig. 7 (H)), further, SiO 2
System insulating film 208 is formed to a thickness of, for example, 150 nm by CVD or the like.
A film is formed to a degree (FIG. 7 (I)). Next, after patterning by lithography, the insulating film 208 and the second layer metal film 207 are removed by etching, and the second wiring pattern 2 is removed.
09 (FIG. 7 (J)). Thereafter, a multilayer wiring is formed by repeating the above.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来技術において、図5に示すように、コンタク
トが接続する部分の被り余裕を減らしたり、全くなくし
てしまうようにすると、以下に示すような問題が発生す
る。図8は、上述した従来の多層配線構造において、コ
ンタクトが接続する部分の被り余裕をなくした場合に生
じる接続不良状態を例示する断面図である。なお、本図
において、図示の多層配線構造より下層にあたるMOS
トランジスタや抵抗やキャパシタ、その他の構造は省略
している。However, in the above-mentioned prior art, as shown in FIG. 5, if the margin of the portion to which the contact is connected is reduced or eliminated altogether, as shown in FIG. Problems occur. FIG. 8 is a cross-sectional view exemplifying a connection failure state that occurs in the above-described conventional multi-layer wiring structure when a margin to cover a portion to which a contact is connected is eliminated. Note that, in this figure, a MOS which is a lower layer than the illustrated multilayer wiring structure is shown.
Illustration of transistors, resistors, capacitors, and other structures is omitted.
【0009】図8に示すように、上層の配線パターン3
01より絶縁層303を貫通して下層の配線パターン3
04に接続されるコンタクト302の位置が、配線パタ
ーン304からずれた位置にある場合には、上述したオ
ーバエッチングにより、コンタクト302の下端がさら
に下層の配線パターン305までエッチングが進んでし
まい、コンタクト302と配線パターン305とが30
6の部分でショートしてしまう。特に、コンタクトのエ
ッチングの際に、浅い位置なら正確に深さを制御できる
が、深い位置までエッチングする場合には、積層間隔の
2倍、3倍のオーバエッチングがかかってしまい、上述
のような被り余裕のない状態で、ショートを生じる可能
性も高くなる。[0009] As shown in FIG.
01 through the insulating layer 303 and the underlying wiring pattern 3
When the position of the contact 302 connected to the contact 04 is shifted from the wiring pattern 304, the lower end of the contact 302 is further etched to the lower wiring pattern 305 by the above-described over-etching, and the contact 302 And the wiring pattern 305 is 30
Short circuit occurs at 6 In particular, when etching a contact, the depth can be accurately controlled at a shallow position, but when etching to a deep position, over-etching is performed twice or three times as long as the lamination interval. In a state where there is no margin, the possibility of occurrence of a short circuit is increased.
【0010】そこで本発明の目的は、上層配線と下層配
線とを接続するコンタクトを形成する際に、下層配線と
の被り余裕がない状態で設計されている場合でもエッチ
ングを下層配線よりも下に進ませないようにし、配線間
のショートを引き起こさないようすることができる半導
体装置の製造方法を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of forming a contact for connecting an upper layer wiring and a lower layer wiring, in which the etching is performed below the lower layer wiring even when the contact is designed to have no margin with the lower layer wiring. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can prevent the semiconductor device from proceeding and prevent a short circuit between wirings.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、導電性の金属系膜による多層配線構造を有す
る半導体装置の製造方法において、前記多層配線構造を
形成する場合に、多層配線をピッチ方向に絶縁するため
の配線間スペースに埋め込む第1絶縁膜と、多層配線を
膜厚方向に絶縁するための各層間に形成される第2絶縁
膜とを、互いにエッチング速度の異なる膜で形成したこ
とを特徴とする。According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring structure using a conductive metal film, wherein the multi-layer wiring structure is formed by using a multi-layer wiring structure. A first insulating film buried in an inter-wiring space for insulating in a pitch direction and a second insulating film formed between each layer for insulating a multilayer wiring in a film thickness direction are formed by films having different etching rates from each other. It is characterized by having been formed.
【0012】本発明の半導体装置の製造方法において、
上層配線と下層配線とを接続するコンタクトを設けるた
めのコンタクトホールを形成する場合、上層配線から下
層配線に向けてエッチングを行い、各層間に形成される
第2絶縁膜を貫通する状態でコンタクトホールを形成す
る。この際、コンタクトが下層配線に確実に接続できる
ように、オーバエッチングをかける。そして、このエッ
チングの位置が下層の配線パターンの位置よりずれてい
る場合、エッチングは下層配線パターンの各配線間スペ
ースに埋め込まれた第1絶縁膜に到達する。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
When forming a contact hole for providing a contact for connecting the upper wiring and the lower wiring, etching is performed from the upper wiring to the lower wiring, and the contact hole penetrates the second insulating film formed between the respective layers. To form At this time, over-etching is applied so that the contact can be reliably connected to the lower wiring. If the position of this etching is shifted from the position of the lower wiring pattern, the etching reaches the first insulating film embedded in the space between the wirings of the lower wiring pattern.
【0013】しかし、この第1絶縁膜は、各層間の第2
絶縁膜に対して異なるエッチング速度を有しており、第
2絶縁膜よりもエッチング速度の遅いものが選択されて
いる。この第2絶縁膜がストッパとして機能し、エッチ
ングがさらに下層の配線まで進まないことになる。した
がって、上層配線と下層配線とを接続するコンタクトを
形成する際に、下層配線との被り余裕がない状態で設計
されている場合でもエッチングを下層配線よりも下に進
ませないようにし、配線間のショートを引き起こさない
ようすることができる。[0013] However, the first insulating film has a second insulating film between the respective layers.
An insulating film having a different etching rate with respect to the insulating film and having a lower etching rate than the second insulating film is selected. This second insulating film functions as a stopper, so that the etching does not proceed to the lower wiring. Therefore, when forming a contact that connects the upper layer wiring and the lower layer wiring, even if the contact is designed so that there is no margin with the lower layer wiring, the etching should not be allowed to proceed below the lower layer wiring, and Can be avoided.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体装置の
製造方法の実施の形態について説明する。図1、図2
は、本実施の形態による半導体基板における多層配線構
造の製造工程を示す工程図である。ここでは、既にMO
Sトランジスタやキャパシタ、その他の構造は形成し終
わっているものとし、多層配線工程のはじめの第1層金
属膜101を形成するところから説明する。現在の状態
は、最下層のMOSトランジスタ等のデバイス上に層間
絶縁膜を、CVD等によって成膜し、リフロー、エッチ
バック(EB)、CMP法その他の方法で平坦化し、シ
リコン基板との接続のためのコンタクトが形成された後
の状態である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below. 1 and 2
FIG. 9 is a process chart showing a manufacturing process of the multilayer wiring structure in the semiconductor substrate according to the present embodiment. Here, MO
It is assumed that the S transistor, the capacitor, and other structures have been formed, and the description will be made from the point of forming the first-layer metal film 101 at the beginning of the multilayer wiring process. In the current state, an interlayer insulating film is formed on a device such as a MOS transistor in the lowermost layer by CVD or the like, flattened by a reflow method, an etch back (EB) method, a CMP method, or the like, and is connected to a silicon substrate. After the contact is formed.
【0015】まず、図1(A)において、上述のように
既に形成済みの層の上に、CVDやスパッタリング等に
より、第1層金属膜(例えばAlまたはCu等)101
を例えば500nm程度で成膜し、さらに、図1(B)
において、SiO2系の絶縁膜102をCVD等によっ
て例えば150nm程度成膜する。なお、SiO2系の
成膜が可能なものであれば、例えばP−TEOS、O−
TEOS、HDP膜等を採用することができる。次に、
リソグラフィ法によってレジストパターンを形成し、こ
れをマスクとしてRIE(反応性イオンエッチング)等
により、まず金属膜101上の酸化膜102を選択的に
ドライエッチング除去(DE)し、その後、金属膜10
1を選択的にドライエッチング除去(DE)して、図1
(C)に示すようなパターン103を形成する。ここ
で、例えばSiO2のエッチングとしてC2F8系のガス
を用い、AlのエッチングとしてCl系のガスを用い
る。First, in FIG. 1A, a first-layer metal film (eg, Al or Cu) 101 is formed on a layer already formed as described above by CVD, sputtering, or the like.
Is formed to a thickness of, for example, about 500 nm.
In this case, an SiO 2 -based insulating film 102 is formed to a thickness of, for example, about 150 nm by CVD or the like. In addition, as long as an SiO 2 -based film can be formed, for example, P-TEOS, O-
A TEOS, HDP film or the like can be employed. next,
A resist pattern is formed by a lithography method, and the oxide film 102 on the metal film 101 is selectively dry-etched and removed (DE) by RIE (reactive ion etching) using the mask as a mask.
1 was selectively dry-etched (DE) to obtain FIG.
A pattern 103 as shown in FIG. Here, for example, a C 2 F 8 gas is used for etching SiO 2, and a Cl gas is used for etching Al.
【0016】次に、第1配線パターン103の各配線間
を絶縁する絶縁膜、すなわち、第1配線パターン103
の各配線間をピッチ方向に絶縁するための配線間スペー
スに埋め込む第1絶縁膜104を形成する。これは、ま
ず図1(D)において、第1配線パターン103の上面
に、第1絶縁膜104となる絶縁材料の膜104AをC
VD等により成膜する。この絶縁材料としては、例えば
Si3N4系の膜(例えば一般に配線上に用いられるP−
SiN)等で成膜し、完全に配線間を充填するようにす
る。その後、図1(E)において、このSi3N4系の絶
縁膜104AをCMP法により研磨し、上述した第1層
金属膜101上に形成した絶縁膜102の半分程度まで
削り、平坦化する。これにより、第1配線パターン10
3の各配線間をピッチ方向に絶縁するための配線間スペ
ースに埋め込む第1絶縁膜104を形成できる。Next, an insulating film that insulates each wiring of the first wiring pattern 103, that is, the first wiring pattern 103
A first insulating film 104 buried in a space between wirings for insulating the wirings in the pitch direction is formed. First, in FIG. 1D, a film 104A of an insulating material to be the first insulating film 104 is formed on the upper surface of the first wiring pattern 103 by C
The film is formed by VD or the like. As the insulating material, for example, a Si 3 N 4 -based film (for example, a P-
(SiN) or the like to completely fill the space between the wirings. Thereafter, in FIG. 1E, the Si 3 N 4 -based insulating film 104A is polished by a CMP method, and is polished to about half of the above-described insulating film 102 formed on the first-layer metal film 101 to be flattened. . Thereby, the first wiring pattern 10
The first insulating film 104 buried in the space between the wirings for insulating the wirings in the pitch direction from each other can be formed.
【0017】次に、この平坦化した第1絶縁膜104と
絶縁膜102の上面に、上層と下層を膜厚方向に絶縁す
る第2絶縁膜105を形成する。これは、SiO2系の
膜(HDP膜等)をCVDにより成膜し、全体を完全に
覆うようにする(図1(F))。以上の図1(D)〜
(F)の工程により、上層と下層の間の絶縁膜をエッチ
ング速度の異なる2種類の膜(Si3N4系膜とSiO2
系膜)で形成することができる。すなわち、Si3N4系
膜は、SiO2系膜よりもエッチング速度が遅い膜種で
ある。この場合、SiO2系膜が被エッチング膜に相当
し、Si3N4系膜がマスク材に相当するとすれば、「被
エッチング膜のエッチング速度a」と「マスク材などの
エッチング速度b」との比で定義される「エッチング選
択比a/b」は、「SiO2系膜のエッチング速度」/
「Si3N4系膜のエッチング速度」となる。前記したよ
うに、Si3N4系膜は、SiO2系膜よりもエッチング
速度が遅いので、前記エッチング選択比a/bは大きな
ものとなる。Next, a second insulating film 105 for insulating the upper layer and the lower layer in the thickness direction is formed on the flattened upper surfaces of the first insulating film 104 and the insulating film 102. In this method, a SiO 2 -based film (such as an HDP film) is formed by CVD so as to completely cover the entire surface (FIG. 1F). FIG. 1 (D) to above
By the step (F), the insulating film between the upper layer and the lower layer is formed into two types of films (Si 3 N 4 based film and SiO 2
System film). That is, the Si 3 N 4 based film is a film type having a lower etching rate than the SiO 2 based film. In this case, assuming that the SiO 2 -based film corresponds to the film to be etched and the Si 3 N 4 -based film corresponds to the mask material, the “etching speed a of the film to be etched” and the “etching speed b of the mask material etc.” The “etching selectivity a / b” defined by the ratio of “SiO 2 based film etching rate” /
"The etching rate of the Si 3 N 4 based film” is obtained. As described above, since the etching rate of the Si 3 N 4 based film is lower than that of the SiO 2 based film, the etching selectivity a / b becomes large.
【0018】次に、下層の第1配線パターン103と後
述する上層の配線パターン110とを接続するための配
線間コンタクト107を形成するため、まず、平坦化さ
れた層間絶縁膜(第2絶縁膜)105上にリソグラフィ
技術によるコンタクトホール106のマスクパターンを
形成し、下層の配線層(第1配線パターン103)に届
くところまで酸化膜105をエッチング除去し、コンタ
クトホール106を形成する(図2(G))。例えば、
C2F8:Co:Ar=1:15:20程度の割合のガス
を用いて圧力5.3Pa等の条件でエッチングを行う。
このガスの組成は、酸化膜系の膜に対するエッチング速
度が速く、かつ、窒化系の膜に対するエッチング速度が
遅くなるように設定されている。この時、CMP法によ
って平坦化したとしても、グローバルな段差やロット間
ウェーハ間の膜厚のばらつき等も考えられるので、一番
深いところでもコンタクトが適正に届くように、オーバ
エッチングをかけることになる(図示せず)。Next, in order to form an inter-wiring contact 107 for connecting a lower first wiring pattern 103 to an upper wiring pattern 110 described later, first, a planarized interlayer insulating film (second insulating film) is formed. 2) A mask pattern of the contact hole 106 is formed on the 105 by a lithography technique, and the oxide film 105 is removed by etching until reaching the lower wiring layer (the first wiring pattern 103), thereby forming the contact hole 106 (FIG. G)). For example,
Etching is performed under conditions of a pressure of 5.3 Pa or the like using a gas having a ratio of C 2 F 8 : Co: Ar = 1: 15: 20.
The composition of this gas is set such that the etching rate for an oxide film is high and the etching rate for a nitride film is low. At this time, even if the surface is flattened by the CMP method, since global steps and variations in film thickness between wafers between lots can be considered, over-etching is performed so that the contact can be properly reached even at the deepest position. (Not shown).
【0019】その後、コンタクトと下層配線層(第1配
線パターン103)との密着性確保と抵抗上昇を抑制す
る目的のバリアメタル(TiN/Ti)をスパッタ法に
よって成膜し(図示せず)、プラグ107を形成するた
めのタングステンをCVDによって成膜し、エッチバッ
クやCMP法による研磨等でプラグ部分のみを残してエ
ッチング除去する(図2(H))。次に、上層の第2層
金属膜(例えばAlまたはCu等)108を例えば50
0nm程度で成膜し(図2(I))、さらに、SiO2
系の絶縁膜109をCVD等によって例えば150nm
程度成膜する(図2(J))。Thereafter, a barrier metal (TiN / Ti) is formed by sputtering (not shown) for the purpose of ensuring adhesion between the contact and the lower wiring layer (first wiring pattern 103) and suppressing an increase in resistance. Tungsten for forming the plug 107 is formed by CVD, and is etched and removed by etching back or polishing by a CMP method while leaving only the plug portion (FIG. 2H). Next, an upper second-layer metal film (eg, Al or Cu) 108 is
Deposited at about 0 nm (Fig. 2 (I)), further, SiO 2
System insulating film 109 is, for example, 150 nm
A film is formed to a degree (FIG. 2 (J)).
【0020】次に、リソグラフィ法によってパターンニ
ングした後、絶縁膜109及び第2層金属膜108をエ
ッチング除去し、第2配線パターン110を形成する
(図2(K))。この後、以上の繰り返しで多層配線を
形成する。図3は、本実施の形態による多層配線構造に
おいて、コンタクトが接続する部分の被り余裕をなくし
た場合にコンタクトの位置が下層の第1配線パターンの
位置とずれた場合の第1絶縁膜の作用を示す断面図であ
る。なお、本図において、図示の多層配線構造より下層
にあたるMOSトランジスタや抵抗やキャパシタ、その
他の構造は省略している。Next, after patterning by lithography, the insulating film 109 and the second layer metal film 108 are removed by etching to form a second wiring pattern 110 (FIG. 2K). Thereafter, a multilayer wiring is formed by repeating the above. FIG. 3 shows the operation of the first insulating film when the position of the contact is shifted from the position of the first wiring pattern in the lower layer in the multilayer wiring structure according to the present embodiment when the margin of the portion to which the contact is connected is eliminated. FIG. In this drawing, MOS transistors, resistors, capacitors, and other structures below the multilayer wiring structure shown in the figure are omitted.
【0021】図3に示すように、上層の第2配線パター
ン311より第2絶縁層313を貫通して下層の第1配
線パターン315に接続されるコンタクト312の位置
が、下層の第1配線パターン315からずれた位置にあ
る場合でも、上述したオーバエッチングに対し、第2絶
縁膜313よりもエッチング速度が遅い第1絶縁膜31
4がストッパとして作用し、コンタクト312の下端を
317の部分で食い止め、さらに下層の配線パターン3
16まで進むことが阻止される。したがって、コンタク
ト312と下層の配線パターン316がショートするこ
ともない。As shown in FIG. 3, the position of the contact 312 penetrating from the second wiring pattern 311 in the upper layer to the first wiring pattern 315 in the lower layer through the second insulating layer 313 is changed to the first wiring pattern in the lower layer. Even when the position is shifted from the position 315, the first insulating film 31 having an etching rate lower than that of the second insulating film
4 acts as a stopper, stops the lower end of the contact 312 at 317, and further lowers the wiring pattern 3
Proceeding to 16 is prevented. Therefore, there is no short circuit between the contact 312 and the lower wiring pattern 316.
【0022】なお、以上の説明において、第1絶縁膜1
04、314と第2絶縁膜105、313の組み合わせ
をSi3N4とSiO2としたが、エッチング速度が互い
に異なり、エッチング選択比が大きくなる組み合わせで
層間絶縁膜として機能し得るものであれば、他の組み合
わせであってもよい。また、第1配線パターン103、
315と第2配線パターン110、311の材質につい
ても、上述した例に限定されないものとする。In the above description, the first insulating film 1
04, 314 and the second insulating films 105, 313 are Si 3 N 4 and SiO 2. However, if the etching rates are different from each other and the etching selectivity is high, the combination can function as an interlayer insulating film. , And other combinations. Also, the first wiring pattern 103,
The materials of the 315 and the second wiring patterns 110 and 311 are not limited to the above-described example.
【0023】また、上述した例では、第1絶縁膜は、C
VD等の成膜処理により配線パターン103の上面に成
膜されて一部が配線間スペースに埋め込まれ、配線パタ
ーン103、315の上面に残存した部分を除去するこ
とにより形成したが、この代わりに、配線パターン10
3の上面に絶縁材料の液体を塗布することにより第1絶
縁膜を形成し、その上に第2絶縁膜を塗布形成するよう
な構造であってもよい。すなわち、配線パターン103
の上面に絶縁材料の液体を塗布することで絶縁材料の一
部が前記配線間スペースに埋め込まれ、配線パターン1
03、315の上面に絶縁材料が僅かに残存した状態と
なる。次に、配線パターン103、315の上面に残存
した絶縁材料の部分をCMP法によって研磨して除去す
ることで第1配線パターン103、315の各配線間を
ピッチ方向に絶縁するための配線間スペースに埋め込む
第1絶縁膜を形成することができる。そして、この第1
絶縁膜の上に第2絶縁膜を形成し、この部分をコンタク
トホール用のマスクエッチングで孔開けし、コンタクト
107、312を設けるようにすればよい。なお、配線
パターン103、315の上面に残存した前記絶縁材料
の部分をCMP法によって研磨して除去する場合には、
配線パターン103、315の金属膜の上に形成されて
いる酸化膜の半分程度まで削り、平坦化することは前述
した実施の形態の場合と同様である。In the above-described example, the first insulating film is formed of C
A film is formed on the upper surface of the wiring pattern 103 by a film forming process such as VD, a part of the film is buried in the space between the wirings, and a portion remaining on the upper surfaces of the wiring patterns 103 and 315 is formed. , Wiring pattern 10
A structure in which a first insulating film is formed by applying a liquid of an insulating material to the upper surface of 3, and a second insulating film is formed thereon by coating. That is, the wiring pattern 103
A part of the insulating material is buried in the inter-wiring space by applying a liquid of the insulating material to the upper surface of
03, 315, the insulating material slightly remains on the upper surface. Next, a portion of the insulating material remaining on the upper surfaces of the wiring patterns 103 and 315 is polished and removed by a CMP method, so that a space between wirings for insulating the respective wirings of the first wiring patterns 103 and 315 in a pitch direction. The first insulating film embedded in the first insulating film can be formed. And this first
A second insulating film may be formed over the insulating film, and this portion may be perforated by contact hole mask etching to provide the contacts 107 and 312. When the portion of the insulating material remaining on the upper surfaces of the wiring patterns 103 and 315 is removed by polishing by a CMP method,
The removal and flattening of the oxide film formed on the metal film of the wiring patterns 103 and 315 to about half the same as in the above-described embodiment is performed.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法では、多層配線構造を形成する場合に、多層
配線をピッチ方向に絶縁するための配線間スペースに埋
め込む第1絶縁膜と、多層配線を膜厚方向に絶縁するた
めの各層間に形成される第2絶縁膜とを、互いにエッチ
ング速度の異なる膜で形成した。このため、上層配線と
下層配線とを接続するコンタクトを形成する際に、下層
配線との被り余裕がない状態で設計されている場合で
も、第2絶縁膜がストッパとして機能し、オーバエッチ
ングが下層配線よりも下に進ませないようにし、配線間
のショートを引き起こさないようすることができる。As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when a multilayer wiring structure is formed, a first insulating film embedded in a space between wirings for insulating a multilayer wiring in a pitch direction; The second insulating film formed between each layer for insulating the multilayer wiring in the film thickness direction was formed of films having different etching rates from each other. For this reason, the second insulating film functions as a stopper even when the contact for connecting the upper layer wiring and the lower layer wiring is formed in a state where there is no margin with the lower layer wiring. It is possible to prevent the wiring from going below the wiring and prevent a short circuit between the wirings.
【図1】本発明の実施の形態による半導体基板における
多層配線構造の製造工程を示す工程図である。FIG. 1 is a process chart showing a manufacturing process of a multilayer wiring structure in a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態による半導体基板における
多層配線構造の製造工程を示す工程図である。FIG. 2 is a process chart showing a manufacturing process of a multilayer wiring structure in a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態による多層配線構造におい
て、コンタクトが接続する部分の被り余裕をなくした場
合にコンタクトの位置が下層の第1配線パターンの位置
とずれた場合の第1絶縁膜の作用を示す断面図である。FIG. 3 is a diagram showing a first insulating film in a case where a contact position is shifted from a position of a lower first wiring pattern in a multilayer wiring structure according to an embodiment of the present invention when a margin of a portion to which the contact is connected is eliminated; It is sectional drawing which shows the effect | action of.
【図4】コンタクトの接続部に被り余裕を設けた配線パ
ターンの具体例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a specific example of a wiring pattern in which a margin is provided at a connection portion of a contact.
【図5】コンタクトの接続部に被り余裕を設けない配線
パターンの具体例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a specific example of a wiring pattern in which no margin is provided in a connection portion of a contact.
【図6】従来例による半導体基板における多層配線構造
の製造工程を示す工程図である。FIG. 6 is a process diagram showing a manufacturing process of a multilayer wiring structure in a semiconductor substrate according to a conventional example.
【図7】従来例による半導体基板における多層配線構造
の製造工程を示す工程図である。FIG. 7 is a process diagram showing a manufacturing process of a multilayer wiring structure in a semiconductor substrate according to a conventional example.
【図8】従来例による多層配線構造において、コンタク
トの位置が下層の配線パターンの位置とずれて、さらに
下層の配線パターンとショートした状態を示す断面図で
ある。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which a position of a contact is shifted from a position of a lower wiring pattern and short-circuited with a lower wiring pattern in a multilayer wiring structure according to a conventional example.
103、313……第2絶縁膜、104、314……第
1絶縁膜、105、315……第1配線パターン、11
0、311……第2配線パターン、106……コンタク
トホール。103, 313: second insulating film, 104, 314: first insulating film, 105, 315: first wiring pattern, 11
0, 311 ... second wiring pattern, 106 ... contact hole.
Claims (5)
有する半導体装置の製造方法において、 前記多層配線構造を形成する場合に、多層配線をピッチ
方向に絶縁するための配線間スペースに埋め込む第1絶
縁膜と、多層配線を膜厚方向に絶縁するための各層間に
形成される第2絶縁膜とを、互いにエッチング速度の異
なる膜で形成したことを特徴とする半導体装置の製造方
法。1. A method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring structure using a conductive metal-based film, wherein, when forming the multi-layer wiring structure, the multi-layer wiring is embedded in an inter-wiring space for insulating in a pitch direction. 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an insulating film and a second insulating film formed between layers for insulating a multilayer wiring in a film thickness direction from films having different etching rates.
に、配線間を接続するコンタクトが下層の配線層との接
続部において被り余裕がない、または小さく、コンタク
トと下層の配線層との合わせずれのマージンが十分にな
い状態で設計されていることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置の製造方法。2. When the multilayer wiring structure is formed, the contact connecting the wiring has no or little margin at the connection portion with the lower wiring layer, and the contact between the contact and the lower wiring layer is aligned. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is designed in a state where a margin for deviation is not sufficient.
エッチング速度が遅い膜種で構成されていることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film is formed of a film type having a lower etching rate than the second insulating film.
を有する配線パターンの上面から成膜処理によって成膜
されて一部が前記配線間スペースに埋め込まれ、前記配
線パターンの上面に残存した部分を除去することにより
形成され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。4. The first insulating film is formed by a film forming process from an upper surface of the wiring pattern having the inter-wiring space, a part of the first insulating film is embedded in the inter-wiring space, and remains on the upper surface of the wiring pattern. 2. The method according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed by removing a portion.
を有する配線パターンの上面から絶縁材料の液体を塗布
することにより前記絶縁材料の一部が前記配線間スペー
スに埋め込まれ、前記配線パターンの上面に残存した前
記絶縁材料の部分を除去することにより形成されること
を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。5. The wiring pattern according to claim 1, wherein a part of the insulating material is embedded in the inter-wiring space by applying a liquid of an insulating material from an upper surface of the wiring pattern having the inter-wiring space. 2. The method according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed by removing a portion of the insulating material remaining on the upper surface of the semiconductor device.
Priority Applications (1)
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