JP2011086969A - Semiconductor device, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特にたとえば、コンタクトホールとそれに連通する配線溝とを含む半導体装置およびそのような半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device including a contact hole and a wiring groove communicating therewith, and a method for manufacturing such a semiconductor device.
たとえば、特許文献1には、デュアルダマシンプロセスを利用するこの種の半導体装置が開示されており、この従来技術の半導体装置1を図6に示す。半導体装置1は半導体基板2を含み、半導体基板2上には、第1層間膜3a,エッチングストッパ膜3bおよび第2層間膜3cが積層される。そして、第1層間膜3aおよびエッチングストッパ膜3bには、半導体基板2の上部に形成された導電部4に至るコンタクトホール5aが形成され、コンタクトホール5aの上方部を含む第2層間膜3cには、配線溝5bが形成される。そして、コンタクトホール5aおよび配線溝5bには、メタル配線6が埋め込まれる。なお、エッチングストッパ膜3bは、メタル配線6を構成する銅(Cu)等の拡散を防止する役割をも果たすものである。
For example, Patent Document 1 discloses this type of semiconductor device using a dual damascene process, and FIG. 6 shows this conventional semiconductor device 1. The semiconductor device 1 includes a
半導体装置1を製造する際には、まず、図7(A)に示すように、半導体基板2の上部に多結晶シリコン等をド−プして導電部4を形成するとともに、半導体基板2上に第1層間膜3aおよびエッチングストッパ膜3bを積層し、エッチングストッパ膜3bに窓7を形成する。続いて、図7(B)に示すように、エッチングストッパ膜3b上に第2層間膜3cを積層する。そして、図7(C)に示すように、第1層間膜3aおよび第2層間膜3cをパターン形成したレジスト8でマスクしてエッチングし、コンタクトホール5aおよび配線溝5bを形成する。続いて、レジスト8を除去した後、図7(D)に示すように、コンタクトホール5aおよび配線溝5bを埋めるようにして銅(Cu)やアルミニウム(Al)等からなるメタル配線6を形成し、不要なメタル配線6をCMP(化学的機械研磨)によって除去する。
従来の半導体装置1では、エッチングストッパ膜3bを形成しているので、配線溝5bの深さを均一にできるものの、複雑な3層構造となるため、製造工程が煩雑であるという問題点があった。
In the conventional semiconductor device 1, since the
それゆえに、この発明の主たる目的は、構造を簡素化できる、半導体装置を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of simplifying the structure.
この発明の他の目的は、製造工程を簡素化できる、半導体装置の製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can simplify the manufacturing process.
第1の発明は、第1の層間膜、第1の層間膜に形成されたコンタクトホール、第1の層間膜の表面に形成された第2の層間膜、および第2の層間膜をエッチングすることによって形成されてコンタクトホールに連通する配線溝を備える、半導体装置であって、第1の層間膜はエッチングにおける第2の層間膜のエッチングレートより小さいエッチングレートを有する、半導体装置である。 1st invention etches the 1st interlayer film, the contact hole formed in the 1st interlayer film, the 2nd interlayer film formed in the surface of the 1st interlayer film, and the 2nd interlayer film A semiconductor device comprising a wiring groove formed by this and communicating with a contact hole, wherein the first interlayer film has an etching rate smaller than that of the second interlayer film in etching.
第2の発明は、半導体基板上に第1の層間膜を積層し、第1の層間膜の表面に第2の層
間膜を積層し、第1の層間膜をエッチングストッパとして利用して第2の層間膜をエッチングして配線溝を形成し、第1の層間膜をエッチングして配線溝に連通するコンタクトホールを形成する、半導体装置の製造方法である。
In the second invention, a first interlayer film is laminated on a semiconductor substrate, a second interlayer film is laminated on the surface of the first interlayer film, and the second interlayer film is used as an etching stopper. In this method, the interlayer film is etched to form a wiring groove, and the first interlayer film is etched to form a contact hole communicating with the wiring groove.
第3の発明は、半導体基板上に第1の層間膜を積層し、第1の層間膜をエッチングしてコンタクトホールを形成し、第1の層間膜の表面に第2の層間膜を積層し、第1の層間膜をエッチングストッパとして利用して第2の層間膜をエッチングしてコンタクトホールに連通する配線溝を形成する、半導体装置の製造方法である。 In a third aspect of the invention, a first interlayer film is stacked on a semiconductor substrate, a contact hole is formed by etching the first interlayer film, and a second interlayer film is stacked on the surface of the first interlayer film. The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second interlayer film is etched using the first interlayer film as an etching stopper to form a wiring groove communicating with the contact hole.
第1の発明において、第1の層間膜は第2の層間膜のエッチングレートより小さいエッチングレートを有するので、第1の層間膜が、第2の層間膜をエッチングする際のエッチングストッパとして機能する。したがって、第1の層間膜と第2の層間膜との間にエッチングストッパ膜を形成する必要はない。また、第1の層間膜を分子密度が緻密な窒化膜で構成すると、第1の層間膜を拡散阻止膜として利用することもできる。 In the first invention, since the first interlayer film has an etching rate lower than that of the second interlayer film, the first interlayer film functions as an etching stopper when etching the second interlayer film. . Therefore, it is not necessary to form an etching stopper film between the first interlayer film and the second interlayer film. If the first interlayer film is composed of a nitride film having a dense molecular density, the first interlayer film can be used as a diffusion blocking film.
第2および第3の発明では、第1の層間膜をエッチングストッパとして利用して第2の層間膜をエッチングするようにしているので、エッチングストッパ膜を形成する工程を省くことができる。 In the second and third inventions, since the second interlayer film is etched using the first interlayer film as an etching stopper, the step of forming the etching stopper film can be omitted.
この発明によれば、構造を簡素化でき、また、製造工程を簡素化できる。 According to the present invention, the structure can be simplified and the manufacturing process can be simplified.
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
図1に示すこの実施例の半導体装置10は、シリコン(Si)等からなる半導体基板12を含む。半導体基板12上には、窒化シリコン(SiN)等からなる第1層間膜14および酸化シリコン(SiO2 )等からなる第2層間膜16が積層され、第1層間膜14には、半導体基板12の上部に形成された導電部18に至るコンタクトホール20が形成され、コンタクトホール20の上方部を含む第2層間膜16には、配線溝22が形成される。そして、コンタクトホール20および配線溝22には、銅(Cu)やアルミニウム(Al)等からなるメタル配線24が埋め込まれる。
A
半導体装置10は、いわゆるデュアル・ダマシン法による以下のプロセスで製造される。すなわち、まず、図2(A)に示すように、半導体基板12の上部に多結晶シリコン等をド−プして導電部18を形成するとともに、半導体基板12上に分子密度が緻密な窒化シリコン(SiN)等からなる第1層間膜14をスパッタリング等によって積層する。そして、図2(B)に示すように、第1層間膜14をパターン形成したレジスト26aでマスクしてエッチングし、導電部18に至るコンタクトホール20を形成する。続いて、レジスト26aを除去した後、図2(C)に示すように、コンタクトホール20を埋めるようにして酸化シリコン(SiO2 )等からなる第2層間膜16をCVD等によって積層する。
The
そして、図3(D)に示すように、第2層間膜16をパターン形成したレジスト26bでマスクしてエッチングし、コンタクトホール20と連通する配線溝22を形成する。このエッチング工程では、第1層間膜14のエッチングレートが第2層間膜16のエッチングレートより小さくなるように、エッチングガスまたはエッチング液の種類を選択する。したがって、第1層間膜14がエッチングストッパとして機能する。
Then, as shown in FIG. 3D, the
そして、図3(E)に示すように、コンタクトホール20および配線溝22を埋めるようにして銅(Cu)やアルミニウム(Al)等からなるメタル配線24をスパッタリング等によって積層し、図3(F)に示すように、不要なメタル配線24をCMP(化学的機械研磨)等によって除去する。
Then, as shown in FIG. 3E, a
この実施例によれば、第1層間膜14がエッチングストッパとして機能するので、従来のようなエッチングストッパ膜を別途形成する必要はない。したがって、構造を簡素化できるとともに製造工程を簡素化できる。
According to this embodiment, since the
また、第1層間膜14を分子密度が緻密な窒化シリコン(SiN)等で形成しているので、第1層間膜14をメタル配線24を構成する銅(Cu)等の拡散を阻止する拡散阻止膜としても利用できる。
In addition, since the
なお、半導体装置10は、図4および図5に示す他の製造方法によって製造されてもよい。すなわち、まず、図4(A)に示すように、半導体基板12の上部に多結晶シリコン等をド−プして導電部18を形成し、半導体基板12上に分子密度が緻密な窒化シリコン(SiN)等からなる第1層間膜14をスパッタリング等によって積層するとともに、酸化シリコン(SiO2 )等からなる第2層間膜16をCVD等によって積層する。そして、図4(B)に示すように、第2層間膜16をパターン形成したレジスト26cでマスクしてエッチングし、配線溝22を形成する。このエッチング工程では、第1層間膜14のエッチングレートが第2層間膜16のエッチングレートより小さくなるように、エッチングガスまたはエッチング液の種類を選択する。したがって、第1層間膜14がエッチングストッパとして機能する。続いて、レジスト26cを除去した後、図4(C)に示すように、第1層間膜14をパターン形成したレジスト26dでマスクしてエッチングし、配線溝22の底部から導電部18に至るコンタクトホール20を形成する。
The
そして、図5(D)に示すように、コンタクトホール20および配線溝22を埋めるようにして銅(Cu)やアルミニウム(Al)等からなるメタル配線24をスパッタリング等によって積層し、図5(F)に示すように、不要なメタル配線24をCMP(化学的機械研磨)等によって除去する。
Then, as shown in FIG. 5D, a
この実施例においても、第1層間膜14がエッチングストッパおよび拡散阻止膜として機能するので、構造および製造工程を簡素化できる。
Also in this embodiment, since the
10 …半導体装置
12 …半導体基板
14 …第1層間膜
16 …第2層間膜
18 …導電部
20 …コンタクトホール
22 …配線溝
24 …メタル配線
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1の層間膜に形成されたコンタクトホール、
前記第1の層間膜の表面に形成された第2の層間膜、および
前記第2の層間膜をエッチングすることによって形成されて前記コンタクトホ
ールに連通する配線溝を備える、半導体装置であって、
前記第1の層間膜は前記エッチングにおける前記第2の層間膜のエッチングレ
ートより小さいエッチングレートを有する、半導体装置。 A first interlayer film,
A contact hole formed in the first interlayer film;
A semiconductor device comprising: a second interlayer film formed on a surface of the first interlayer film; and a wiring groove formed by etching the second interlayer film and communicating with the contact hole,
The semiconductor device, wherein the first interlayer film has an etching rate smaller than an etching rate of the second interlayer film in the etching.
前記第1の層間膜の表面に第2の層間膜を積層し、
前記第1の層間膜をエッチングストッパとして利用して前記第2の層間膜をエ
ッチングして配線溝を形成し、
前記第1の層間膜をエッチングして前記配線溝に連通するコンタクトホールを
形成する、半導体装置の製造方法。 Laminating a first interlayer film on a semiconductor substrate;
Laminating a second interlayer film on the surface of the first interlayer film;
Etching the second interlayer film using the first interlayer film as an etching stopper to form a wiring groove;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: etching the first interlayer film to form a contact hole communicating with the wiring groove.
前記第1の層間膜をエッチングしてコンタクトホールを形成し、
前記第1の層間膜の表面に第2の層間膜を積層し、
前記第1の層間膜をエッチングストッパとして利用して前記第2の層間膜をエ
ッチングして前記コンタクトホールに連通する配線溝を形成する、半導体装置の
製造方法。 Laminating a first interlayer film on a semiconductor substrate;
Etching the first interlayer film to form a contact hole;
Laminating a second interlayer film on the surface of the first interlayer film;
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second interlayer film is etched using the first interlayer film as an etching stopper to form a wiring groove communicating with the contact hole.
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