JP2001168191A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、デュアルダマシン
法により形成されるヴィア及び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。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device having a via and a buried wiring formed by a dual damascene method, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の微細化及び
高集積化の進展は著しく、半導体集積回路装置の微細化
及び高集積化の達成のために、半導体装置の多層配線を
形成するプロセスにおいても新しい技術が開発されてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, progress in miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuit devices has been remarkable. Even new technologies are being developed.
【0003】例えば、下層配線の上に堆積された層間絶
縁膜に、下層配線と接続するヴィアホール及び上層配線
用の配線溝を形成しておいてから、ヴィアホール及び配
線溝に金属膜を埋め込んで、ヴィア及び上層配線を形成
するデュアルダマシン法は、ヴィアと上層配線との接触
抵抗の低減を図ることができると共に工程数の削減を図
ることができるので、半導体装置の微細化を実現する方
法として注目されている。For example, a via hole connected to the lower wiring and a wiring groove for the upper wiring are formed in an interlayer insulating film deposited on the lower wiring, and then a metal film is embedded in the via hole and the wiring groove. Therefore, the dual damascene method of forming vias and upper wirings can reduce the contact resistance between the vias and the upper wirings and reduce the number of steps. It is attracting attention.
【0004】また、半導体集積回路装置の高集積化の進
展に伴って、配線間の寄生容量である配線間容量の増加
に起因する信号遅延時間の増加が問題になっている。そ
こで、配線間容量の増加を抑制するために、配線同士の
間に形成される層間絶縁膜の比誘電率を低くすることが
望まれ、層間絶縁膜として、従来のシリコン酸化膜に代
えて有機膜を用いる方法が提案されている。[0004] Further, as the degree of integration of a semiconductor integrated circuit device increases, an increase in signal delay time due to an increase in capacitance between wirings, which is a parasitic capacitance between wirings, has become a problem. Therefore, in order to suppress an increase in the capacitance between wirings, it is desired to lower the relative dielectric constant of an interlayer insulating film formed between wirings, and an organic insulating film is used instead of a conventional silicon oxide film as an interlayer insulating film. A method using a film has been proposed.
【0005】以下、例えば特開平11−176935号
公報に示され、デュアルダマシン法により形成された埋
め込み配線を有すると共に、有機膜からなる層間絶縁膜
を有する半導体装置の製造方法について、図4(a)〜
(e)を参照しながら説明する。A method of manufacturing a semiconductor device having an embedded wiring formed by a dual damascene method and having an interlayer insulating film made of an organic film, which is disclosed in, for example, JP-A-11-176935, is described below with reference to FIG. ) ~
This will be described with reference to FIG.
【0006】まず、図4(a)に示すように、半導体基
板10の上に堆積された絶縁膜11に下層配線12を埋
め込んだ後、下層配線12及び絶縁膜11の上に全面に
亘ってシリコン窒化膜からなる保護膜13を堆積し、そ
の後、保護膜13の上にシリコン酸化膜からなる第1の
無機絶縁膜14を堆積する。First, as shown in FIG. 4A, a lower wiring 12 is buried in an insulating film 11 deposited on a semiconductor substrate 10 and then over the entire surface of the lower wiring 12 and the insulating film 11. A protective film 13 made of a silicon nitride film is deposited, and then a first inorganic insulating film 14 made of a silicon oxide film is deposited on the protective film 13.
【0007】次に、図4(b)に示すように、第1の無
機絶縁膜14の上に、ヴィアホール形成用開口部を有す
る第1のレジストパターン15を形成した後、第1の無
機絶縁膜14に対して第1のレジストパターン15をマ
スクとする選択的ドライエッチングを行なって、第1の
無機絶縁膜14に開口部14aを形成する。Next, as shown in FIG. 4B, a first resist pattern 15 having an opening for forming a via hole is formed on the first inorganic insulating film 14, and then the first inorganic pattern is formed. The opening 14a is formed in the first inorganic insulating film 14 by performing selective dry etching on the insulating film 14 using the first resist pattern 15 as a mask.
【0008】次に、図4(c)に示すように、第1のレ
ジストパターン15を除去した後、第1の無機絶縁膜1
4の上に有機絶縁膜16を堆積し、その後、有機絶縁膜
16の上にシリコン酸化膜からなる第2の無機絶縁膜1
7を堆積する。Next, as shown in FIG. 4C, after the first resist pattern 15 is removed, the first inorganic insulating film 1 is removed.
An organic insulating film 16 is deposited on the organic insulating film 16 and then a second inorganic insulating film 1 made of a silicon oxide film is formed on the organic insulating film 16.
7 is deposited.
【0009】次に、図4(d)に示すように、第2の無
機絶縁膜17の上に、配線溝形成用開口部を有する第2
のレジストパターン18を形成した後、第2の無機絶縁
膜17に対して第2のレジストパターン18をマスクと
する選択的ドライエッチングを行なって、第2の無機絶
縁膜17からなるハードマスク17Aを形成する。Next, as shown in FIG. 4D, a second inorganic insulating film 17 having an opening for forming a wiring groove is formed on the second inorganic insulating film 17.
After the resist pattern 18 is formed, the second inorganic insulating film 17 is subjected to selective dry etching using the second resist pattern 18 as a mask to form a hard mask 17A made of the second inorganic insulating film 17. Form.
【0010】次に、図4(e)に示すように、第2のレ
ジストパターン18を除去した後、有機絶縁膜16及び
第1の無機絶縁膜14に対してハードマスク17Aを用
いる選択的ドライエッチングを行なうことにより、第1
の無機絶縁膜14の開口部14aに埋め込まれている有
機絶縁膜16を除去してヴィアホール19を形成すると
共に、有機絶縁膜16に配線溝20を形成する。その
後、図示は省略しているが、金属膜をヴィアホール19
及び配線溝20に充填した後、金属膜におけるハードマ
スク17Aの上に露出している部分を除去すると、多層
配線構造が得られる。Next, as shown in FIG. 4E, after removing the second resist pattern 18, the organic insulating film 16 and the first inorganic insulating film 14 are selectively dried using a hard mask 17A. By performing etching, the first
The organic insulating film 16 buried in the opening 14a of the inorganic insulating film 14 is removed to form a via hole 19, and a wiring groove 20 is formed in the organic insulating film 16. Thereafter, although not shown, a metal film is formed in the via hole 19.
After filling the wiring groove 20, the portion of the metal film exposed above the hard mask 17A is removed to obtain a multilayer wiring structure.
【0011】この従来例においては、デュアルダマシン
法により埋め込み配線を形成することにより、ヴィアと
上層配線との接触抵抗の低減及び工程数の削減等を図る
ことができると共に、配線間容量の増加に起因する信号
遅延時間の増加を抑制することができる。In this conventional example, by forming the buried wiring by the dual damascene method, it is possible to reduce the contact resistance between the via and the upper layer wiring, to reduce the number of steps, and to increase the capacitance between wirings. The resulting increase in signal delay time can be suppressed.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
半導体装置の製造方法によると、配線溝20に埋め込ま
れた金属膜からなる上層配線同士の間には有機絶縁膜1
6が介在しているが、ヴィアホール19に埋め込まれた
金属膜からなるヴィア同士の間には第1の無機絶縁膜1
4が介在しているため、半導体集積回路装置の一層の微
細化が進んだときには、配線間容量に起因する信号遅延
時間の増加を十分に抑制することができないという問題
がある。However, according to the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device, the organic insulating film 1 is formed between upper-layer wirings made of a metal film embedded in the wiring grooves 20.
6, the first inorganic insulating film 1 is provided between the vias made of a metal film embedded in the via holes 19.
4, there is a problem that when the size of the semiconductor integrated circuit device is further reduced, the increase in signal delay time due to the capacitance between wires cannot be sufficiently suppressed.
【0013】そこで、図5(a)に示すように、保護膜
13の上に下層の有機絶縁膜21を堆積した後、該下層
の有機絶縁膜21の上に、ヴィアホール形成用開口部を
有するレジストパターン22を形成し、その後、下層の
有機絶縁膜21に対してレジストパターン22をマスク
とする選択的ドライエッチングを行なって、下層の有機
絶縁膜21に開口部(ヴィアホール)21aを形成する
ことが考えられる。ところで、レジスト材料は一般的に
耐熱性、膜強度及び密着性に劣るため、レジストパター
ン22を除去しない場合には種々の問題が発生するの
で、下層の有機絶縁膜21に開口部21aを形成した後
に、レジストパターン22を除去する必要がある。Therefore, as shown in FIG. 5A, after a lower organic insulating film 21 is deposited on the protective film 13, an opening for forming a via hole is formed on the lower organic insulating film 21. A resist pattern 22 is formed, and then the lower organic insulating film 21 is selectively dry-etched using the resist pattern 22 as a mask, thereby forming an opening (via hole) 21 a in the lower organic insulating film 21. It is possible to do. Incidentally, since the resist material is generally inferior in heat resistance, film strength and adhesion, various problems occur if the resist pattern 22 is not removed. Therefore, the opening 21a is formed in the lower organic insulating film 21. Later, the resist pattern 22 needs to be removed.
【0014】ところが、第1の無機絶縁膜14に代えて
下層の有機絶縁膜21を用いると、レジストパターン2
2を除去する際に、以下に説明するような問題が発生す
る。However, when the lower organic insulating film 21 is used instead of the first inorganic insulating film 14, the resist pattern 2
When removing 2, the following problem occurs.
【0015】まず、レジストパターン22を酸素プラズ
マを用いるアッシングにより除去する場合には、下層の
有機絶縁膜21は、レジストパターン22と同様、有機
成分を主成分とするため、下層の有機絶縁膜21が酸素
プラズマによりアッシングされるという問題がある。す
なわち、図5(b)に示すように、下層の有機絶縁膜2
1の膜厚が小さくなってしまうと共に開口部21aの径
が大きくなってしまうという問題、及び開口部21aの
側壁にダメージ層21bが形成されてしまうという問題
が発生する。尚、図5(b)における一点鎖線は、図5
(a)における下層有機絶縁膜21の形状を示してい
る。従って、下層の有機絶縁膜21の上に形成されたレ
ジストパターン22を酸素プラズマにより除去すること
は極めて困難である。First, when the resist pattern 22 is removed by ashing using oxygen plasma, since the lower organic insulating film 21 contains an organic component as a main component similarly to the resist pattern 22, the lower organic insulating film 21 is removed. Is ashed by oxygen plasma. That is, as shown in FIG. 5B, the lower organic insulating film 2 is formed.
1, the diameter of the opening 21a increases, and the damage layer 21b is formed on the side wall of the opening 21a. The dash-dot line in FIG.
3A illustrates the shape of the lower organic insulating film 21 in FIG. Therefore, it is extremely difficult to remove the resist pattern 22 formed on the lower organic insulating film 21 by oxygen plasma.
【0016】また、図5(c)に示すように、下層の有
機絶縁膜21の上に形成されたレジストパターン22を
仮に除去できたとしても、図5(d)に示すように、下
層の有機絶縁膜21の開口部21aに上層の有機絶縁膜
23が充填されてしまうので、下層の有機絶縁膜21と
上層の有機絶縁膜23とが一体化してしまい、下層の有
機絶縁膜21にヴィアホールを形成すると共に上層の有
機絶縁膜23に配線溝を形成する工程が不可能になると
いう問題がある。Further, as shown in FIG. 5C, even if the resist pattern 22 formed on the lower organic insulating film 21 could be removed, as shown in FIG. Since the upper organic insulating film 23 is filled in the opening 21a of the organic insulating film 21, the lower organic insulating film 21 and the upper organic insulating film 23 are integrated, and the lower organic insulating film 21 has a via hole. There is a problem that a step of forming a wiring groove in the upper organic insulating film 23 while forming a hole becomes impossible.
【0017】下層の有機絶縁膜21と上層の有機絶縁膜
23とが一体化されてしまうという問題に対処するた
め、以下の方法が考慮される。すなわち、図6(a)に
示すように、下層の有機絶縁膜21の上にシリコン酸化
膜24を堆積した後、図6(b)に示すように、シリコ
ン酸化膜24の上に第1のレジストパターン22を形成
し、その後、シリコン酸化膜24に対して第1のレジス
トパターン22をマスクとする選択的ドライエッチング
を行なって、シリコン酸化膜24からなる第1のハード
マスク24Aを形成する。次に、第1のレジストパター
ン22を除去した後、第1のハードマスク24Aを用い
て下層の有機絶縁膜21に対してドライエッチングを行
なって、下層の有機絶縁膜21に開口部(ヴィアホー
ル)21aを形成する方法が考慮される(図5(c)を
参照)。このようにすると、上層の有機絶縁膜23に対
して、配線溝形成用開口部を有する第2のハードマスク
(図4(e)におけるハードマスク17Aに相当す
る。)を用いてドライエッチングを行なって上層の有機
絶縁膜23に配線溝を形成する工程において、第1のハ
ードマスク24Aがエッチングストッパーになるので、
下層の有機絶縁膜21の開口部(ヴィアホール)に埋め
込まれている上層の有機絶縁膜23を除去することはで
きる。To cope with the problem that the lower organic insulating film 21 and the upper organic insulating film 23 are integrated, the following method is considered. That is, as shown in FIG. 6A, after depositing the silicon oxide film 24 on the lower organic insulating film 21, the first film is formed on the silicon oxide film 24 as shown in FIG. A resist pattern 22 is formed, and thereafter, the silicon oxide film 24 is subjected to selective dry etching using the first resist pattern 22 as a mask to form a first hard mask 24A made of the silicon oxide film 24. Next, after the first resist pattern 22 is removed, the lower organic insulating film 21 is dry-etched using the first hard mask 24A, and an opening (via hole) is formed in the lower organic insulating film 21. ) 21a is considered (see FIG. 5 (c)). Thus, dry etching is performed on the upper organic insulating film 23 using the second hard mask (corresponding to the hard mask 17A in FIG. 4E) having an opening for forming a wiring groove. In the step of forming a wiring groove in the upper organic insulating film 23 by using the first hard mask 24A as an etching stopper,
The upper organic insulating film 23 buried in the opening (via hole) of the lower organic insulating film 21 can be removed.
【0018】ところが、この方法においても、第1のレ
ジストパターン22を除去する工程が必要になるので、
以下に説明するような問題が発生する。However, this method also requires a step of removing the first resist pattern 22, so that
The following problems occur.
【0019】まず、第1のレジストパターン22を酸素
プラズマを用いるアッシングにより除去する場合には、
下層の有機絶縁膜21におけるヴィアホールの側壁にダ
メッジ層が形成されるという問題が発生する。すなわ
ち、第1のレジストパターン22を酸素プラズマを用い
るアッシングにより除去する工程(図6(b)を参照)
において、図6(c)に示すように、下層の有機絶縁膜
21における第1のハードマスク24Aの開口部に露出
している部分にダメージ層21cが形成される。次に、
図6(d)に示すように、第1のハードマスク24Aの
上に上層の有機絶縁膜23を堆積した後、該上層の有機
絶縁膜23の上にシリコン酸化膜からなる第2の無機絶
縁膜25を堆積し、その後、図7(a)に示すように、
第2の無機絶縁膜25に対して配線溝形成用開口部を有
する第2のレジストパターン26をマスクとする選択的
ドライエッチングを行なって第2のハードマスク25A
を形成する。次に、図7(b)に示すように、第2のレ
ジストパターン26を除去した後、上層の有機絶縁膜2
3及び下層の有機絶縁膜21に対して第2のハードマス
ク25Aをマスクとする選択的ドライエッチングを行な
うことにより、下層の有機絶縁膜21の開口部に埋め込
まれている上層の有機絶縁膜23を除去してヴィアホー
ル27を形成すると共に、上層の有機絶縁膜23に配線
溝28を形成する。First, when the first resist pattern 22 is removed by ashing using oxygen plasma,
The problem that a damage layer is formed on the side wall of the via hole in the lower organic insulating film 21 occurs. That is, a step of removing the first resist pattern 22 by ashing using oxygen plasma (see FIG. 6B).
In FIG. 6C, as shown in FIG. 6C, a damaged layer 21c is formed in a portion of the lower organic insulating film 21 that is exposed to the opening of the first hard mask 24A. next,
As shown in FIG. 6D, after an upper organic insulating film 23 is deposited on the first hard mask 24A, a second inorganic insulating film made of a silicon oxide film is formed on the upper organic insulating film 23. A film 25 is deposited, and then, as shown in FIG.
Selective dry etching is performed on the second inorganic insulating film 25 using the second resist pattern 26 having an opening for forming a wiring groove as a mask to form a second hard mask 25A.
To form Next, as shown in FIG. 7B, after removing the second resist pattern 26, the upper organic insulating film 2 is removed.
3 and the lower organic insulating film 21 are selectively dry-etched using the second hard mask 25A as a mask, whereby the upper organic insulating film 23 embedded in the opening of the lower organic insulating film 21 is formed. Is removed to form a via hole 27 and a wiring groove 28 is formed in the upper organic insulating film 23.
【0020】ところが、図7(b)に示すように、下層
の有機絶縁膜21におけるヴィアホール27の側壁にダ
メージ層21cが露出してしまうので、ヴィアホール2
7及び配線溝28に埋め込まれる金属膜と下層の有機絶
縁膜21との密着性が低下するという問題が発生する。However, as shown in FIG. 7B, the damage layer 21c is exposed on the side wall of the via hole 27 in the lower organic insulating film 21.
7 and a problem that the adhesion between the metal film embedded in the wiring groove 28 and the underlying organic insulating film 21 is reduced.
【0021】また、第1のレジストパターン22を例え
ばジアミン系等からなるレジスト剥離剤を用いてウェッ
トエッチングにより除去する場合には、レジスト剥離剤
が下層の有機絶縁膜21にダメージを与えるので、やは
り、ヴィアホール27及び配線溝28に埋め込まれる金
属膜と下層の有機絶縁膜21との密着性が低下するとい
う問題が発生する。When the first resist pattern 22 is removed by wet etching using a resist stripping agent made of, for example, a diamine, the resist stripping agent damages the underlying organic insulating film 21. In addition, there arises a problem that the adhesion between the metal film buried in the via hole 27 and the wiring groove 28 and the underlying organic insulating film 21 is reduced.
【0022】また、第1のレジストパターン22を例え
ばフォーミングガス等を用いる異方性エッチングにより
除去する場合には、下層の有機絶縁膜21に開口部が形
成されるが、下層の有機絶縁膜21にはダメージ層は形
成されないと共に、下層の有機絶縁膜21の開口部は上
層の有機絶縁膜23によって埋め戻されるので、前述の
問題は発生しない。When the first resist pattern 22 is removed by, for example, anisotropic etching using a forming gas or the like, an opening is formed in the lower organic insulating film 21. No damage layer is formed, and the opening of the lower organic insulating film 21 is backfilled with the upper organic insulating film 23, so that the above-described problem does not occur.
【0023】ところが、第1のレジストパターン22を
除去する工程と、図7(b)に示すヴィアホール27及
び配線溝28を形成する工程との2度に亘って、第1の
ハードマスク22がエッチングガスに曝される。このた
め、第1のハードマスク22における開口部の周辺部が
激しくスパッタリングされるので、図7(c)に示すよ
うに、ヴィアホール27の内部にクラウンと称される障
壁29が形成されてしまうという問題が発生すると共
に、第1のハードマスク24Aの開口部の寸法が拡大し
て、ヴィアホール27の径が所定の寸法よりも大きくな
ってしまうという問題が発生する。However, the first hard mask 22 is formed twice in the step of removing the first resist pattern 22 and the step of forming the via hole 27 and the wiring groove 28 shown in FIG. It is exposed to an etching gas. For this reason, the periphery of the opening in the first hard mask 22 is violently sputtered, so that a barrier 29 called a crown is formed inside the via hole 27 as shown in FIG. 7C. And the size of the opening of the first hard mask 24A is enlarged, and the diameter of the via hole 27 becomes larger than a predetermined size.
【0024】前記に鑑み、本発明は、上層の有機絶縁膜
の上に堆積された無機絶縁膜に対して選択的エッチング
を行なってハードマスクを形成するためのマスクパター
ンを除去しなくてもよいようにすることを目的とする。In view of the above, according to the present invention, it is not necessary to remove a mask pattern for forming a hard mask by selectively etching an inorganic insulating film deposited on an upper organic insulating film. The purpose is to be.
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板
上に形成された下層配線を覆うように第1の有機絶縁膜
を堆積する工程と、第1の有機絶縁膜の上に第1の無機
絶縁膜を堆積する工程と、第1の無機絶縁膜の上に、感
光性有機膜からなりヴィアホール形成用開口部を有する
マスクパターンを形成する工程と、第1の無機絶縁膜に
対してマスクパターンをマスクとして選択的エッチング
を行なって、第1の無機絶縁膜からなる第1のハードマ
スクを形成する工程と、マスクパターンの上に第2の有
機絶縁膜を堆積する工程と、第2の有機絶縁膜の上に第
2の無機絶縁膜を堆積する工程と、第2の無機絶縁膜を
パターニングすることにより、第2の無機絶縁膜からな
り配線溝形成用開口部を有する第2のハードマスクを形
成する工程と、第2の有機絶縁膜及びマスクパターンに
対して第2のハードマスクをマスクとする選択的エッチ
ングを行なって第2の有機絶縁膜及びマスクパターンに
配線溝を形成すると共に、第1の有機絶縁膜に対して第
1のハードマスクをマスクとする選択的エッチングを行
なって第1の有機絶縁膜にヴィアホールを形成する工程
とを備えている。In order to achieve the above object, in a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first organic insulating film is deposited so as to cover a lower wiring formed on a semiconductor substrate. And a step of depositing a first inorganic insulating film on the first organic insulating film; and a mask pattern made of a photosensitive organic film and having an opening for forming a via hole on the first inorganic insulating film. Forming a first hard mask made of the first inorganic insulating film by selectively etching the first inorganic insulating film using the mask pattern as a mask; Depositing a second organic insulating film on the substrate, depositing a second inorganic insulating film on the second organic insulating film, and patterning the second inorganic insulating film to form a second inorganic insulating film. Made of insulating film and opened for forming wiring grooves Forming a second hard mask having a portion, and selectively etching the second organic insulating film and the mask pattern using the second hard mask as a mask to form a second organic insulating film and a mask pattern Forming a wiring groove in the first organic insulating film, and selectively etching the first organic insulating film using the first hard mask as a mask to form a via hole in the first organic insulating film. .
【0026】本発明に係る半導体装置は、半導体基板上
に形成された下層配線の上に設けられ、下層の第1の有
機絶縁膜と第1の無機絶縁膜からなる下層の第1のハー
ドマスクとの積層体からなりヴィアホールを有する第1
の層間絶縁膜と、第1の層間絶縁膜の上に設けられ、感
光性有機膜からなる下層のマスクパターンと中層の第2
の有機絶縁膜と第2の無機絶縁膜からなる上層の第2の
ハードマスクとの積層体からなり配線溝を有する第2の
層間絶縁膜と、ヴィアホール及び配線溝に埋め込まれた
金属膜とを備えている。A semiconductor device according to the present invention is provided on a lower wiring layer formed on a semiconductor substrate and has a lower first hard mask composed of a lower first organic insulating film and a lower inorganic insulating film. Having a via hole made of a laminate of
And a lower mask pattern made of a photosensitive organic film and a second interlayer insulating film provided on the first interlayer insulating film.
A second interlayer insulating film made of a laminate of an organic insulating film and an upper second hard mask made of a second inorganic insulating film and having a wiring groove; a metal film embedded in the via hole and the wiring groove; It has.
【0027】本発明に係る半導体装置及びその製造方法
によると、第1の層間絶縁膜に第1の有機絶縁膜が用い
られていると共に、第2の層間絶縁膜に第2の有機絶縁
膜が用いられており、ヴィアホールに埋め込まれる金属
膜(ヴィア)同士の間及び配線溝に埋め込まれる金属膜
(上層配線)同士の間には、いずれも比誘電率の低い有
機絶縁膜が介在しているため、配線間容量が大きく低減
するので、半導体装置の微細化及び高集積化が進展して
も、配線間容量の増加に伴う信号遅延時間の増加を抑制
することができる。According to the semiconductor device and the method for manufacturing the same of the present invention, the first organic insulating film is used for the first interlayer insulating film, and the second organic insulating film is used for the second interlayer insulating film. An organic insulating film having a low relative dielectric constant is interposed between metal films (vias) embedded in via holes and between metal films (upper wirings) embedded in wiring trenches. Therefore, the inter-wiring capacitance is greatly reduced, so that even if miniaturization and high integration of the semiconductor device progress, an increase in signal delay time accompanying an increase in the inter-wiring capacitance can be suppressed.
【0028】また、第1の無機絶縁膜からなる第1のハ
ードマスクと第2の有機絶縁膜との間に設けられている
マスクパターンは、感光性有機膜からなり第2の有機絶
縁膜との密着性に優れているため、除去されなくても半
導体装置の特性に悪影響を及ぼすことはない。また、マ
スクパターンは感光性有機膜からなり無機絶縁膜に比べ
て比誘電率が低いため、配線溝に埋め込まれる金属膜
(上層配線)の配線間容量が高くならないので、上層配
線における信号遅延時間の増加を抑制できる。さらに、
マスクパターンは除去されなくてもよいため、該マスク
パターンを除去する際に第1の有機絶縁膜がダメージを
受ける恐れがないので、第1の有機絶縁膜の信頼性が向
上する。The mask pattern provided between the first hard mask made of the first inorganic insulating film and the second organic insulating film is made of a photosensitive organic film. Is excellent in adhesiveness, so that even if not removed, it does not adversely affect the characteristics of the semiconductor device. In addition, since the mask pattern is made of a photosensitive organic film and has a lower relative dielectric constant than that of the inorganic insulating film, the inter-wiring capacitance of the metal film (upper wiring) embedded in the wiring groove does not increase. Increase can be suppressed. further,
Since the mask pattern does not have to be removed, the first organic insulating film is not damaged when the mask pattern is removed, so that the reliability of the first organic insulating film is improved.
【0029】本発明に係る半導体装置及びその製造方法
において、感光性有機膜は、ガラス転移温度が300℃
以上である感光性材料の前駆体からなり、加熱されると
硬化して高分子膜を形成することが好ましい。In the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the photosensitive organic film has a glass transition temperature of 300 ° C.
It is preferable that the film is made of the above-described precursor of the photosensitive material and is cured by heating to form a polymer film.
【0030】このような感光性有機膜を用いると、感光
性有機膜をパターニングしてマスクパターンを形成する
工程が容易になり、後に行なわれる熱処理工程において
マスクパターンの形状が不安定になる事態を防止するこ
とができ、また、第2の有機絶縁膜を堆積する際の熱処
理工程においてマスクパターンは第2の有機絶縁膜と強
固に密着する。When such a photosensitive organic film is used, the step of patterning the photosensitive organic film to form a mask pattern becomes easy, and the shape of the mask pattern becomes unstable in a heat treatment step performed later. In addition, in the heat treatment step for depositing the second organic insulating film, the mask pattern is firmly adhered to the second organic insulating film.
【0031】本発明に係る半導体装置及びその製造方法
において、感光性有機膜は、感光性ポリイミド膜又は感
光性ポリベンゾオキサゾール膜であることが好ましい。In the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the photosensitive organic film is preferably a photosensitive polyimide film or a photosensitive polybenzoxazole film.
【0032】このような感光性有機膜を用いると、マス
クパターンの形成工程が容易になり、マスクパターンの
形状の不安定化を防止できると共に、マスクパターンは
第2の有機絶縁膜と強固に密着する。When such a photosensitive organic film is used, the process of forming a mask pattern is facilitated, the shape of the mask pattern can be prevented from becoming unstable, and the mask pattern is firmly adhered to the second organic insulating film. I do.
【0033】本発明に係る半導体装置及びその製造方法
において、マスクパターンの膜厚は第2の有機絶縁膜の
膜厚の1/2以下であることが好ましい。In the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, it is preferable that the thickness of the mask pattern is not more than half the thickness of the second organic insulating film.
【0034】このようにすると、第2の有機絶縁膜に比
べて比誘電率が大きい感光性有機膜の相対的な厚さを低
減できるので、配線溝に埋め込まれる金属膜(上層配
線)同士の間の比誘電率の増加を抑制することができ
る。In this manner, the relative thickness of the photosensitive organic film having a higher relative dielectric constant than that of the second organic insulating film can be reduced. It is possible to suppress an increase in the relative dielectric constant between them.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
半導体装置について図1を参照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【0036】図1に示すように、半導体基板100の上
には例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜101が堆積
されており、該絶縁膜101には例えば銅からなる下層
配線102が埋め込まれている。下層配線102及び絶
縁膜101の上に、例えばSi3N4膜からなる保護膜1
03が堆積されており、該保護膜103は、該保護膜1
03の上に堆積される層間絶縁膜にヴィアホール及び配
線溝をドライエッチングにより形成する際に下層配線1
02を保護する。As shown in FIG. 1, an insulating film 101 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on a semiconductor substrate 100, and a lower wiring 102 made of, for example, copper is embedded in the insulating film 101. . A protective film 1 made of, for example, a Si 3 N 4 film on the lower wiring 102 and the insulating film 101.
03 is deposited, and the protective film 103 is
When a via hole and a wiring groove are formed by dry etching in an interlayer insulating film deposited on
02 is protected.
【0037】保護膜103の上には、比誘電率の低い第
1の有機絶縁膜104と、例えばシリコン酸化膜からな
る第1の無機絶縁膜105(図2(a)を参照)がパタ
ーニングされることにより形成された第1のハードマス
ク105Aとが順次設けられており、これら保護膜10
3、第1の有機絶縁膜104及び第1のハードマスク1
05Aによって第1の層間絶縁膜が構成されている。第
1の有機絶縁膜104の材料としては、例えばポリアリ
ルエーテル(商品名:FLARE (アライドシグナル社
製)、比誘電率:2.7)等を用いることができる。On the protective film 103, a first organic insulating film 104 having a low relative dielectric constant and a first inorganic insulating film 105 made of, for example, a silicon oxide film (see FIG. 2A) are patterned. And a first hard mask 105A formed in this order.
3. First organic insulating film 104 and first hard mask 1
05A constitutes a first interlayer insulating film. As a material of the first organic insulating film 104, for example, polyallyl ether (trade name: FLARE (manufactured by Allied Signal), relative permittivity: 2.7) or the like can be used.
【0038】第1の層間絶縁膜を構成する第1の無機絶
縁膜105の上には、例えばポリイミド前駆体からなる
感光性ポリイミド膜がパターニングされることにより形
成されたマスクパターン106と、比誘電率の低い第2
の有機絶縁膜107と、例えばシリコン酸化膜からなる
第2の無機絶縁膜108(図3(a)を参照)がパター
ニングされることにより形成された第2のハードマスク
108Aとが順次設けられており、これらマスクパター
ン106、第2の有機絶縁膜107及び第2のハードマ
スク108Aによって第2の層間絶縁膜が構成されてい
る。第2の有機絶縁膜107の材料としては、例えばポ
リアリルエーテル等を用いることができる。A mask pattern 106 formed by patterning a photosensitive polyimide film made of, for example, a polyimide precursor is formed on the first inorganic insulating film 105 constituting the first interlayer insulating film, Low rate second
Organic insulating film 107 and a second hard mask 108A formed by patterning a second inorganic insulating film 108 (see FIG. 3A) made of, for example, a silicon oxide film. Thus, a second interlayer insulating film is constituted by the mask pattern 106, the second organic insulating film 107, and the second hard mask 108A. As a material of the second organic insulating film 107, for example, polyallyl ether or the like can be used.
【0039】第1の層間絶縁膜にはヴィアホール110
が形成されていると共に、第2の層間絶縁膜には配線溝
111が形成されており(図3(c)を参照)、ヴィア
ホール110及び配線溝111には例えば銅膜がデュア
ルダマシン法により埋め込まれており、ヴィアホール1
10に埋め込まれた銅膜によりヴィア112が構成され
ていると共に、配線溝111に埋め込まれた銅膜により
上層配線113が構成されている。Via holes 110 are formed in the first interlayer insulating film.
Is formed, and a wiring groove 111 is formed in the second interlayer insulating film (see FIG. 3C). For example, a copper film is formed in the via hole 110 and the wiring groove 111 by a dual damascene method. Buried, via hole 1
Vias 112 are formed by the copper film embedded in the wiring 10, and upper layer wirings 113 are formed by the copper film embedded in the wiring grooves 111.
【0040】以下、前述の半導体装置の製造方法につい
て、図2(a)〜(c)及び図3(a)〜(c)を参照
しながら説明する。Hereinafter, a method for manufacturing the above-described semiconductor device will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (c) and 3 (a) to 3 (c).
【0041】まず、図2(a)に示すように、半導体基
板100の上に堆積された例えばシリコン酸化膜からな
る絶縁膜101に例えば銅からなる下層配線102を埋
め込んだ後、例えばCVD法により、下層配線102及
び絶縁膜101の上に、例えばSi3N4膜からなりドラ
イエッチング時に下層配線102を保護する保護膜10
3を堆積する。First, as shown in FIG. 2A, a lower wiring 102 made of, for example, copper is embedded in an insulating film 101 made of, for example, a silicon oxide film deposited on a semiconductor substrate 100, and then, for example, a CVD method A protective film 10 made of, for example, a Si 3 N 4 film on the lower wiring 102 and the insulating film 101 to protect the lower wiring 102 during dry etching.
3 is deposited.
【0042】次に、例えば回転塗布法により、保護膜1
03の上に比誘電率の低い第1の有機絶縁膜104を堆
積した後、例えばCVD法により、第1の有機絶縁膜1
04の上に例えばシリコン酸化膜からなる第1の無機絶
縁膜105を堆積する。第1の有機絶縁膜104の材料
としては、例えばポリアリルエーテル等を用いることが
できる。Next, the protective film 1 is formed by, for example, a spin coating method.
After the first organic insulating film 104 having a low relative dielectric constant is deposited on the first organic insulating film 104, the first organic insulating film 1 is formed by, for example, a CVD method.
On the substrate 04, a first inorganic insulating film 105 made of, for example, a silicon oxide film is deposited. As a material of the first organic insulating film 104, for example, polyallyl ether or the like can be used.
【0043】次に、第1の無機絶縁膜105の上に全面
に亘って、感光性有機膜例えばポリイミド前駆体からな
る感光性ポリイミド膜を塗布した後、該感光性ポリイミ
ド膜に対して周知のリソグラフィ法を行なって、図2
(b)に示すように、感光性ポリイミド膜からなりヴィ
アホール形成用開口部を有するマスクパターン106を
形成する。Next, a photosensitive organic film, for example, a photosensitive polyimide film made of a polyimide precursor is applied over the entire surface of the first inorganic insulating film 105, and a known polyimide film is applied to the photosensitive polyimide film. By performing the lithography method, FIG.
As shown in (b), a mask pattern 106 made of a photosensitive polyimide film and having an opening for forming a via hole is formed.
【0044】次に、第1の無機絶縁膜105に対して、
マスクパターン106をマスクとする選択的ドライエッ
チングを行なって、図2(c)に示すように、第1の無
機絶縁膜105からなりヴィアホール形成用開口部を有
する第1のハードマスク105Aを形成する。この場
合、マスクパターン106は感光性有機膜例えば感光性
ポリイミド膜からなるため、マスクパターン106と第
1の無機絶縁膜105との間にはエッチング選択性が確
保される。Next, with respect to the first inorganic insulating film 105,
By performing selective dry etching using the mask pattern 106 as a mask, as shown in FIG. 2C, a first hard mask 105A made of the first inorganic insulating film 105 and having an opening for forming a via hole is formed. I do. In this case, since the mask pattern 106 is made of a photosensitive organic film, for example, a photosensitive polyimide film, etching selectivity between the mask pattern 106 and the first inorganic insulating film 105 is ensured.
【0045】次に、図3(a)に示すように、マスクパ
ターン106の上に比誘電率の低い第2の有機絶縁膜1
07を堆積した後、該第2の有機絶縁膜107の上に例
えばシリコン酸化膜からなる第2の無機絶縁膜108を
堆積する。第2の有機絶縁膜107の材料としては、第
1の有機絶縁膜104と同様、例えばポリアリルエーテ
ル等を用いることができる。この場合、マスクパターン
106は熱硬化性高分子樹脂である感光性ポリイミド膜
からなるため、第2の有機絶縁膜107を堆積する際の
熱硬化工程においてマスクパターン106は第2の有機
絶縁膜107と強固に密着する。Next, as shown in FIG. 3A, a second organic insulating film 1 having a low relative dielectric constant is formed on the mask pattern 106.
After depositing 07, a second inorganic insulating film 108 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on the second organic insulating film 107. As a material of the second organic insulating film 107, for example, polyallyl ether or the like can be used as in the case of the first organic insulating film 104. In this case, since the mask pattern 106 is made of a photosensitive polyimide film which is a thermosetting polymer resin, the mask pattern 106 is used as the second organic insulating film 107 in the thermosetting step when depositing the second organic insulating film 107. And firmly adhere.
【0046】次に、図3(b)に示すように、第2の無
機絶縁膜108の上に、配線溝形成用開口部を有するレ
ジストパターン109を形成した後、第2の無機絶縁膜
108に対してレジストパターン109をマスクとする
選択的ドライエッチングを行なって、第2の無機絶縁膜
108からなり配線溝形成用開口部を有する第2のハー
ドマスク108Aを形成する。Next, as shown in FIG. 3B, after forming a resist pattern 109 having an opening for forming a wiring groove on the second inorganic insulating film 108, the second inorganic insulating film 108 is formed. Is selectively etched using the resist pattern 109 as a mask to form a second hard mask 108A made of the second inorganic insulating film 108 and having an opening for forming a wiring groove.
【0047】次に、第2の有機絶縁膜107及びマスク
パターン106に対して第2のハードマスク108Aを
マスクとする選択的ドライエッチングを行なうと共に、
第1の有機絶縁膜104に対して第1のハードマスク1
05Aをマスクとする選択的ドライエッチングを行なっ
て、図3(c)に示すように、第1の有機絶縁膜104
ヴィアホール110を形成すると共に、第2の有機絶縁
膜107及びマスクパターン106に配線溝111を形
成する。この場合のエッチング条件は、例えば特開平1
1−67909号公報に記載されているような公知の条
件でよく、一例を挙げると、ECRエッチング装置のチ
ャンバー(圧力は例えば0.93Paに保たれてい
る。)に、窒素ガスに体積流量比で5%の水素ガスが混
合されてなる混合ガスを、標準状態における1分間当た
りの体積流量として2000(mL/min)を導入す
ると共に、マイクロ波を1200Wのパワーで導入す
る。尚、このエッチング工程において、レジストパター
ン109は除去されるので、レジストパターン109を
予め除去しておく必要はない。Next, selective dry etching is performed on the second organic insulating film 107 and the mask pattern 106 using the second hard mask 108A as a mask.
First hard mask 1 for first organic insulating film 104
By performing selective dry etching using the mask 05A as a mask, the first organic insulating film 104 is formed as shown in FIG.
A via hole 110 is formed, and a wiring groove 111 is formed in the second organic insulating film 107 and the mask pattern 106. The etching conditions in this case are described in, for example,
Known conditions such as those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-67909 may be used. For example, in a chamber of an ECR etching apparatus (the pressure is maintained at 0.93 Pa, for example), a nitrogen gas and a volume flow ratio The mixture gas obtained by mixing 5% hydrogen gas is introduced at a standard flow rate of 2000 (mL / min) as a volume flow per minute, and a microwave is introduced at a power of 1200 W. Since the resist pattern 109 is removed in this etching step, it is not necessary to remove the resist pattern 109 in advance.
【0048】次に、保護膜103に対して第1のハード
マスク105Aをマスクとする選択的ドライエッチング
を行なって下層配線102をヴィアホール110に露出
させた後、ヴィアホール110及び配線溝111に例え
ば銅膜を埋め込み、その後、銅膜における第2のハード
マスク108Aの上に露出している部分を例えばCMP
法により除去すると、図1に示すように、銅膜からなる
ヴィア112及び上層配線113を有する半導体装置が
得られる。Next, the lower wiring 102 is exposed to the via hole 110 by performing selective dry etching on the protective film 103 using the first hard mask 105A as a mask. For example, a copper film is buried, and then a portion of the copper film exposed on the second hard mask 108A is subjected to, for example, CMP.
When removed by the method, as shown in FIG. 1, a semiconductor device having a via 112 made of a copper film and an upper wiring 113 is obtained.
【0049】本実施形態によると、前述したように、マ
スクパターン106は感光性ポリイミド膜からなり熱硬
化性高分子樹脂膜であるため、第2の有機絶縁膜107
を堆積する際の熱硬化工程においてマスクパターン10
6は第2の有機絶縁膜107と強固に密着するので、マ
スクパターン106を除去する必要はない。つまり、マ
スクパターン106は、図6(b)で示した第1のレジ
ストパターン22のように除去する必要がない。このた
め、工程数を低減できると共に、マスクパターン106
を除去する際に第1の有機絶縁膜105がダメージを受
ける恐れがないので、第1の有機絶縁膜105の信頼性
が向上する。According to the present embodiment, as described above, since the mask pattern 106 is made of a photosensitive polyimide film and is a thermosetting polymer resin film, the second organic insulating film 107 is formed.
Mask pattern 10 in a thermosetting process when depositing
6 strongly adheres to the second organic insulating film 107, so that it is not necessary to remove the mask pattern. That is, the mask pattern 106 does not need to be removed like the first resist pattern 22 shown in FIG. Therefore, the number of steps can be reduced and the mask pattern 106
When the first organic insulating film 105 is removed, there is no possibility that the first organic insulating film 105 is damaged, so that the reliability of the first organic insulating film 105 is improved.
【0050】また、マスクパターン106は感光性ポリ
イミド膜からなり比誘電率が3.3程度であって、無機
絶縁膜の比誘電率(4.0程度)よりも低いため、上層
配線113同士の間の配線間容量が高くならないので、
上層配線113における信号遅延時間の増加を抑制でき
る。The mask pattern 106 is made of a photosensitive polyimide film and has a relative dielectric constant of about 3.3, which is lower than the relative dielectric constant (about 4.0) of the inorganic insulating film. Since the inter-wire capacitance does not increase,
An increase in signal delay time in the upper layer wiring 113 can be suppressed.
【0051】尚、本実施形態においては、マスクパター
ン106を感光性ポリイミド膜により形成したが、これ
に代えて、マスクパターン106を感光性ポリベンゾオ
キサゾール膜により形成してもよい。感光性ポリベンゾ
オキサゾール膜は、感光性ポリイミド膜と同程度の低誘
電率、耐熱性及び密着性を有している。In the present embodiment, the mask pattern 106 is formed of a photosensitive polyimide film. Alternatively, the mask pattern 106 may be formed of a photosensitive polybenzoxazole film. The photosensitive polybenzoxazole film has a low dielectric constant, heat resistance, and adhesion similar to those of the photosensitive polyimide film.
【0052】また、マスクパターン106を構成する感
光性有機膜としては、感光性ポリイミド膜又は感光性ポ
リベンゾオキサゾール膜に代えて、他の感光性有機膜を
用いてもよいが、マスクパターン106を形成するため
の感光性有機膜としては、ガラス転位温度が300℃以
上である感光性材料の前駆体からなり、加熱されると硬
化して高分子膜を形成するものが好ましい。このような
耐熱性を有する感光性有機膜を用いると、感光性有機膜
をパターニングしてマスクパターン106を形成するこ
とが容易であり、後に行なわれる熱処理工程においてマ
スクパターン106の形状が不安定になったり材質が変
質したりする事態を防止でき、また、第2の有機絶縁膜
107を堆積する際の熱処理工程においてマスクパター
ン106は第2の有機絶縁膜107と強固に密着する。As the photosensitive organic film constituting the mask pattern 106, another photosensitive organic film may be used instead of the photosensitive polyimide film or the photosensitive polybenzoxazole film. The photosensitive organic film to be formed is preferably made of a precursor of a photosensitive material having a glass transition temperature of 300 ° C. or higher, and is cured by heating to form a polymer film. When a photosensitive organic film having such heat resistance is used, it is easy to pattern the photosensitive organic film to form the mask pattern 106, and the shape of the mask pattern 106 becomes unstable in a heat treatment step performed later. In this case, the mask pattern 106 can be firmly adhered to the second organic insulating film 107 in a heat treatment step for depositing the second organic insulating film 107.
【0053】また、マスクパターン106を形成するた
めの感光性有機膜の厚さは、第2の有機絶縁膜107の
厚さの1/2以下であることが好ましい。その理由は、
感光性有機膜、例えばポリイミド膜及び感光性ポリベン
ゾオキサゾール膜の比誘電率は3.3程度であって、第
2の有機絶縁膜107の比誘電率よりも大きいため、感
光性有機膜の厚さが大きい場合には、上層配線113同
士の間の比誘電率を大きく低減させることができないか
らである。The thickness of the photosensitive organic film for forming the mask pattern 106 is preferably not more than の of the thickness of the second organic insulating film 107. The reason is,
The relative permittivity of the photosensitive organic film, for example, the polyimide film and the photosensitive polybenzoxazole film is about 3.3, which is larger than the relative permittivity of the second organic insulating film 107. This is because if the value is large, the relative dielectric constant between the upper layer wirings 113 cannot be significantly reduced.
【0054】[0054]
【発明の効果】本発明に係る半導体装置及びその製造方
法によると、ヴィアホールに埋め込まれる金属膜(ヴィ
ア)同士及び配線溝に埋め込まれる金属膜(上層配線)
同士の間の配線間容量を大きく低減できるので、半導体
装置の微細化及び高集積化が一層進展しても、配線間容
量の増加に伴う信号遅延時間の増加を抑制することがで
きる。According to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the metal films (vias) buried in the via holes and the metal films (upper wiring) buried in the wiring grooves are provided.
Since the inter-wiring capacitance between the wirings can be greatly reduced, even if the miniaturization and high integration of the semiconductor device further progress, the increase in the signal delay time due to the increase in the inter-wiring capacitance can be suppressed.
【0055】また、感光性有機膜からなるマスクパター
ンは、第2の有機絶縁膜との密着性に優れているため、
除去されなくても半導体装置の特性に悪影響を及ぼすこ
とがないと共に、比誘電率が低いため、配線溝に埋め込
まれる金属膜(上層配線)の配線間容量の増大を抑制で
き、さらに、マスクパターンは除去されなくてもよいた
め、該マスクパターンを除去する際に第1の有機絶縁膜
がダメージを受ける恐れがなくなる。Further, since the mask pattern made of the photosensitive organic film has excellent adhesion to the second organic insulating film,
Even if it is not removed, the characteristics of the semiconductor device are not adversely affected, and since the dielectric constant is low, an increase in inter-wiring capacitance of the metal film (upper wiring) embedded in the wiring groove can be suppressed. The first organic insulating film is not likely to be damaged when the mask pattern is removed because the first organic insulating film need not be removed.
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置の断面図
である。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図2】(a)〜(c)は、本発明の一実施形態に係る
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図3】(a)〜(c)は、本発明の一実施形態に係る
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図4】(a)〜(e)は、従来の半導体装置の製造方
法の各工程を示す断面図である。FIGS. 4A to 4E are cross-sectional views showing steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図5】(a)は本発明の前提となる半導体装置の製造
方法を示す断面図であり、(b)は(a)に示した半導
体装置の製造方法の第1の問題を説明する断面図であ
り、(c)及び(d)は(a)に示した半導体装置の製
造方法の第2の問題を説明する断面図である。5A is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device as a premise of the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating a first problem of the method of manufacturing a semiconductor device illustrated in FIG. FIGS. 4C and 4D are cross-sectional views illustrating a second problem of the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.
【図6】(a)及び(b)は前記の第2の問題を回避す
るための半導体装置の製造方法を示す断面図であり、
(c)及び(d)は(a)及び(b)に示した半導体装
置の製造方法の問題点を説明する断面図である。FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device for avoiding the second problem.
(C) and (d) are cross-sectional views explaining problems of the method of manufacturing the semiconductor device shown in (a) and (b).
【図7】(a)〜(c)は図6(a)及び(b)に示し
た半導体装置の製造方法の問題点を説明する断面図であ
る。FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views illustrating problems in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIGS. 6A and 6B.
100 半導体基板 101 絶縁膜 102 下層配線 103 保護膜 104 有機絶縁膜 105 第1の無機絶縁膜 105A 第1のハードマスク 106 マスクパターン 107 第2の有機絶縁膜 108 第2の無機絶縁膜 108A 第2のハードマスク 109 レジストパターン 110 ヴィアホール 111 配線溝 112 ヴィア 113 上層配線 REFERENCE SIGNS LIST 100 semiconductor substrate 101 insulating film 102 lower wiring 103 protective film 104 organic insulating film 105 first inorganic insulating film 105A first hard mask 106 mask pattern 107 second organic insulating film 108 second inorganic insulating film 108A second Hard mask 109 Resist pattern 110 Via hole 111 Wiring groove 112 Via 113 Upper layer wiring
Claims (7)
うように第1の有機絶縁膜を堆積する工程と、 前記第1の有機絶縁膜の上に第1の無機絶縁膜を堆積す
る工程と、 前記第1の無機絶縁膜の上に、感光性有機膜からなりヴ
ィアホール形成用開口部を有するマスクパターンを形成
する工程と、 前記第1の無機絶縁膜に対して前記マスクパターンをマ
スクとして選択的エッチングを行なって、前記第1の無
機絶縁膜からなる第1のハードマスクを形成する工程
と、 前記マスクパターンの上に第2の有機絶縁膜を堆積する
工程と、 前記第2の有機絶縁膜の上に第2の無機絶縁膜を堆積す
る工程と、 前記第2の無機絶縁膜をパターニングすることにより、
前記第2の無機絶縁膜からなり配線溝形成用開口部を有
する第2のハードマスクを形成する工程と、 前記第2の有機絶縁膜及び前記マスクパターンに対して
前記第2のハードマスクをマスクとする選択的エッチン
グを行なって前記第2の有機絶縁膜及び前記マスクパタ
ーンに配線溝を形成すると共に、前記第1の有機絶縁膜
に対して前記第1のハードマスクをマスクとする選択的
エッチングを行なって前記第1の有機絶縁膜にヴィアホ
ールを形成する工程とを備えていることを特徴とする半
導体装置の製造方法。A step of depositing a first organic insulating film so as to cover a lower wiring formed on a semiconductor substrate; and a step of depositing a first inorganic insulating film on the first organic insulating film. Forming a mask pattern made of a photosensitive organic film and having an opening for forming a via hole on the first inorganic insulating film; and masking the mask pattern on the first inorganic insulating film. Forming a first hard mask made of the first inorganic insulating film by performing selective etching as follows: depositing a second organic insulating film on the mask pattern; Depositing a second inorganic insulating film on the organic insulating film, and patterning the second inorganic insulating film,
Forming a second hard mask made of the second inorganic insulating film and having an opening for forming a wiring groove; and masking the second hard mask with respect to the second organic insulating film and the mask pattern To form a wiring groove in the second organic insulating film and the mask pattern, and to selectively etch the first organic insulating film using the first hard mask as a mask. Forming a via hole in the first organic insulating film.
300℃以上である感光性材料の前駆体からなり、加熱
されると硬化して高分子膜を形成することを特徴とする
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。2. The photosensitive organic film comprises a precursor of a photosensitive material having a glass transition temperature of 300 ° C. or higher, and is cured by heating to form a polymer film. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 1.
膜又は感光性ポリベンゾオキサゾール膜であることを特
徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the photosensitive organic film is a photosensitive polyimide film or a photosensitive polybenzoxazole film.
に設けられ、下層の第1の有機絶縁膜と第1の無機絶縁
膜からなる下層の第1のハードマスクとの積層体からな
りヴィアホールを有する第1の層間絶縁膜と、 前記第1の層間絶縁膜の上に設けられ、感光性有機膜か
らなる下層のマスクパターンと中層の第2の有機絶縁膜
と第2の無機絶縁膜からなる上層の第2のハードマスク
との積層体からなり配線溝を有する第2の層間絶縁膜
と、 前記ヴィアホール及び前記配線溝に埋め込まれた金属膜
とを備えていることを特徴とする半導体装置。4. A laminated structure of a lower first hard mask provided on a lower wiring formed on a semiconductor substrate and formed of a lower first organic insulating film and a first inorganic insulating film. A first interlayer insulating film having a via hole, a lower mask pattern provided on the first interlayer insulating film and made of a photosensitive organic film, an intermediate second organic insulating film, and a second inorganic insulating film; A second interlayer insulating film having a wiring groove formed of a laminate of an upper layer of a film and a second hard mask, and a metal film embedded in the via hole and the wiring groove. Semiconductor device.
300℃以上である感光性材料の前駆体からなり、加熱
されると硬化して高分子膜を形成することを特徴とする
請求項4に記載の半導体装置。5. The photosensitive organic film is made of a precursor of a photosensitive material having a glass transition temperature of 300 ° C. or more, and is cured by heating to form a polymer film. 5. The semiconductor device according to 4.
膜又は感光性ポリベンゾオキサゾール膜であることを特
徴とする請求項4に記載の半導体装置。6. The semiconductor device according to claim 4, wherein said photosensitive organic film is a photosensitive polyimide film or a photosensitive polybenzoxazole film.
有機絶縁膜の膜厚の1/2以下であることを特徴とする
請求項4に記載の半導体装置。7. The semiconductor device according to claim 4, wherein the thickness of the mask pattern is not more than half the thickness of the second organic insulating film.
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-
1999
- 1999-12-13 JP JP35260099A patent/JP2001168191A/en active Pending
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