JP2003086679A - 集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents
集積回路装置およびその製造方法Info
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 実効誘電率が良好に低減されており、上部配
線や接続配線の電気特性も良好なデュアルダマシン回路
を実現する。 【解決手段】 上部配線２２３と接続配線２２２とが位
置する部分を、ＣＨ系の有機ポリマ層２０３と、ポーラ
スＭＳＱ等の低誘電率層２０４と、の二層で形成する。
有機ポリマ層２０３と低誘電率層２０４とはエッチング
選択性が高いので、上部凹溝２１３とヴィアホール２１
２とを良好な形状に形成し、上部配線２２３と接続配線
２２２との電気的な特性を良好とすることができる。し
かも、有機ポリマ層２０３と低誘電率層２０４とは低密
度で低誘電率なので、回路全体の実効誘電率も低減する
ことができる。
線や接続配線の電気特性も良好なデュアルダマシン回路
を実現する。 【解決手段】 上部配線２２３と接続配線２２２とが位
置する部分を、ＣＨ系の有機ポリマ層２０３と、ポーラ
スＭＳＱ等の低誘電率層２０４と、の二層で形成する。
有機ポリマ層２０３と低誘電率層２０４とはエッチング
選択性が高いので、上部凹溝２１３とヴィアホール２１
２とを良好な形状に形成し、上部配線２２３と接続配線
２２２との電気的な特性を良好とすることができる。し
かも、有機ポリマ層２０３と低誘電率層２０４とは低密
度で低誘電率なので、回路全体の実効誘電率も低減する
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下部配線と上部配
線とが接続配線で導通している集積回路装置、このよう
な集積回路装置の製造方法、に関する。
線とが接続配線で導通している集積回路装置、このよう
な集積回路装置の製造方法、に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、集積回路の高性能化や微細化が要
求されており、各種の製造方法や使用材料が研究されて
いる。例えば、集積回路の配線にはポリシリコンやアル
ミニウムが多用されてきたが、集積回路の高性能化や微
細化を実現するためには更に低抵抗の材料が必要であ
る。
求されており、各種の製造方法や使用材料が研究されて
いる。例えば、集積回路の配線にはポリシリコンやアル
ミニウムが多用されてきたが、集積回路の高性能化や微
細化を実現するためには更に低抵抗の材料が必要であ
る。
【０００３】そこで、集積回路の微細な配線を銅で形成
することが創案されたが、銅は物性的にエッチングによ
るパターニングが困難であり、耐食性も良好でない。こ
のため、銅などの金属で水平に下部配線と上部配線とを
形成して垂直な接続配線で導通させる場合、その製造方
法としてはデュアルダマシン法が好適である。
することが創案されたが、銅は物性的にエッチングによ
るパターニングが困難であり、耐食性も良好でない。こ
のため、銅などの金属で水平に下部配線と上部配線とを
形成して垂直な接続配線で導通させる場合、その製造方
法としてはデュアルダマシン法が好適である。
【０００４】このデュアルダマシン法で形成された集積
回路装置であるデュアルダマシン回路では、上述のよう
に水平な下部配線と上部配線とを垂直な接続配線で導通
させるので、下部配線を埋設した下部層間膜の上面に上
部層間膜を形成し、この上部層間膜に上部凹溝とヴィア
ホールとを形成して上部配線と接続配線とを埋設する必
要がある。
回路装置であるデュアルダマシン回路では、上述のよう
に水平な下部配線と上部配線とを垂直な接続配線で導通
させるので、下部配線を埋設した下部層間膜の上面に上
部層間膜を形成し、この上部層間膜に上部凹溝とヴィア
ホールとを形成して上部配線と接続配線とを埋設する必
要がある。
【０００５】そこで、上部層間膜を有機ポリマやＭＳＱ
などの一層で形成し、その上面から途中まで第一のフォ
トエッチングでヴィアホールを形成し、第二のフォトエ
ッチングで上部凹溝を形成すると同時にヴィアホールを
下面まで貫通させる製造方法がある。
などの一層で形成し、その上面から途中まで第一のフォ
トエッチングでヴィアホールを形成し、第二のフォトエ
ッチングで上部凹溝を形成すると同時にヴィアホールを
下面まで貫通させる製造方法がある。
【０００６】また、上部層間膜を第一層とバリア絶縁膜
と第二層とで形成し、第一のフォトエッチングで第二層
とバリア絶縁膜とにヴィアホールを形成し、第二のフォ
トエッチングで第二層に上部凹溝を形成すると同時にバ
リア絶縁膜の開口から第一層にヴィアホールを形成する
製造方法もある。
と第二層とで形成し、第一のフォトエッチングで第二層
とバリア絶縁膜とにヴィアホールを形成し、第二のフォ
トエッチングで第二層に上部凹溝を形成すると同時にバ
リア絶縁膜の開口から第一層にヴィアホールを形成する
製造方法もある。
【０００７】前述した第一の製造方法では、上部層間膜
が一層なので構造が簡単で製造工程も少数であり、上部
層間膜として低密度の材料を使用できるのでデュアルダ
マシン回路の実効誘電率を低減することもできる。しか
し、一層からなる上部層間膜に上部凹溝とヴィアホール
とを同時に形成するので、これらを良好な形状に形成す
ることが困難であり、特に、マイクロローディングなど
のために上部凹溝を所望の深度に形成することが困難で
ある。
が一層なので構造が簡単で製造工程も少数であり、上部
層間膜として低密度の材料を使用できるのでデュアルダ
マシン回路の実効誘電率を低減することもできる。しか
し、一層からなる上部層間膜に上部凹溝とヴィアホール
とを同時に形成するので、これらを良好な形状に形成す
ることが困難であり、特に、マイクロローディングなど
のために上部凹溝を所望の深度に形成することが困難で
ある。
【０００８】この点、前述した第二の製造方法では、上
部凹溝の底部にバリア絶縁膜が位置するので、上部凹溝
を所望の深度に形成することが容易である。しかし、上
部層間膜として第一層とバリア絶縁膜と第二層との三層
が必要なので、構造が複雑で製造工程も増加する。
部凹溝の底部にバリア絶縁膜が位置するので、上部凹溝
を所望の深度に形成することが容易である。しかし、上
部層間膜として第一層とバリア絶縁膜と第二層との三層
が必要なので、構造が複雑で製造工程も増加する。
【０００９】また、バリア絶縁膜として高密度の材料を
使用する必要があるが、一般的に高密度材料は高誘電率
なのでデュアルダマシン回路の実効誘電率が増大するこ
とになる。さらに、第二の製造方法でも上部凹溝とヴィ
アホールとを同時に形成するので、ヴィアホールがエッ
チング過剰によりボーイング形状などになりやすい。そ
こで、上述のような課題を解決した集積回路装置および
その製造方法が、特開平１０−１１２５０３号公報に開
示されている。
使用する必要があるが、一般的に高密度材料は高誘電率
なのでデュアルダマシン回路の実効誘電率が増大するこ
とになる。さらに、第二の製造方法でも上部凹溝とヴィ
アホールとを同時に形成するので、ヴィアホールがエッ
チング過剰によりボーイング形状などになりやすい。そ
こで、上述のような課題を解決した集積回路装置および
その製造方法が、特開平１０−１１２５０３号公報に開
示されている。
【００１０】この公報に開示された集積回路装置である
デュアルダマシン回路１００は、図５に示すように、下
部層間膜１０１を具備しており、この下部層間膜１０１
の上面に絶縁層１０２と低誘電率層１０３とマスク層１
０４とが順番に積層されている。絶縁層１０２とマスク
層１０４とは、ＳiＯ2、ＳiＯX、ＳiＯＦ、等の酸化シ
リコンからなり、低誘電率層１０３は、ポリテトラフル
オロエチレン、弗化ポリアニールエーテル、弗化ポリイ
ミド、等の有機物からなる。
デュアルダマシン回路１００は、図５に示すように、下
部層間膜１０１を具備しており、この下部層間膜１０１
の上面に絶縁層１０２と低誘電率層１０３とマスク層１
０４とが順番に積層されている。絶縁層１０２とマスク
層１０４とは、ＳiＯ2、ＳiＯX、ＳiＯＦ、等の酸化シ
リコンからなり、低誘電率層１０３は、ポリテトラフル
オロエチレン、弗化ポリアニールエーテル、弗化ポリイ
ミド、等の有機物からなる。
【００１１】下部層間膜１０１は、上面から所定の深度
まで下部凹溝１１１が形成されており、この下部凹溝１
１１に下部配線１０５が埋設されている。絶縁層１０２
は、上面から下面までヴィアホール１１２が貫通されて
おり、このヴィアホール１１２に接続配線１０６が埋設
されている。
まで下部凹溝１１１が形成されており、この下部凹溝１
１１に下部配線１０５が埋設されている。絶縁層１０２
は、上面から下面までヴィアホール１１２が貫通されて
おり、このヴィアホール１１２に接続配線１０６が埋設
されている。
【００１２】低誘電率層１０３は、上面から下面まで上
部凹溝１１３が形成されており、この上部凹溝１１３に
上部配線１０７が埋設されている。下部配線１０５と接
続配線１０６と上部配線１０７とはアルミニウム合金な
どで形成されており、下部配線１０５と上部配線１０７
とが接続配線１０６で導通されている。
部凹溝１１３が形成されており、この上部凹溝１１３に
上部配線１０７が埋設されている。下部配線１０５と接
続配線１０６と上部配線１０７とはアルミニウム合金な
どで形成されており、下部配線１０５と上部配線１０７
とが接続配線１０６で導通されている。
【００１３】ここで、上述のような構造のデュアルダマ
シン回路１００の製造方法を以下に簡単に説明する。ま
ず、下部層間膜１０１の上面から所定の深度まで形成し
た下部凹溝１１１に下部配線１０５を埋設し、この下部
配線１０５が埋設された下部層間膜１０１の上面に酸化
シリコンからなる絶縁層１０２と低誘電率層１０３とマ
スク層１０４とを順番に成膜する。
シン回路１００の製造方法を以下に簡単に説明する。ま
ず、下部層間膜１０１の上面から所定の深度まで形成し
た下部凹溝１１１に下部配線１０５を埋設し、この下部
配線１０５が埋設された下部層間膜１０１の上面に酸化
シリコンからなる絶縁層１０２と低誘電率層１０３とマ
スク層１０４とを順番に成膜する。
【００１４】つぎに、このマスク層１０４の上面に上部
凹溝１１３に対応した開口形状のレジストマスク(図示
せず)を形成し、このレジストマスクを使用したプラズ
マエッチングで上部凹溝１１３に対応した開口孔をマス
ク層１０４に形成してから、そのレジストマスクは除去
する。
凹溝１１３に対応した開口形状のレジストマスク(図示
せず)を形成し、このレジストマスクを使用したプラズ
マエッチングで上部凹溝１１３に対応した開口孔をマス
ク層１０４に形成してから、そのレジストマスクは除去
する。
【００１５】このような状態で、マスク層１０４と露出
した低誘電率層１０３との上面にヴィアホール１１２に
対応した開口形状のレジストマスク(図示せず)を形成
し、このレジストマスクを使用したプラズマエッチング
で低誘電率層１０３から絶縁層１０２までヴィアホール
１１２を形成してから、そのレジストマスクも除去す
る。
した低誘電率層１０３との上面にヴィアホール１１２に
対応した開口形状のレジストマスク(図示せず)を形成
し、このレジストマスクを使用したプラズマエッチング
で低誘電率層１０３から絶縁層１０２までヴィアホール
１１２を形成してから、そのレジストマスクも除去す
る。
【００１６】そして、マスク層１０４を使用したプラズ
マエッチングで低誘電率層１０３に上部凹溝１１３を形
成し、この上部凹溝１１３とヴィアホール１１２とにア
ルミニウム合金を埋設して上面をＣＭＰなどで成形する
ことにより、各々がＣuからなる下部配線１０５と接続
配線１０６と上部配線１０７とが導通されたデュアルダ
マシン回路１００が完成する。
マエッチングで低誘電率層１０３に上部凹溝１１３を形
成し、この上部凹溝１１３とヴィアホール１１２とにア
ルミニウム合金を埋設して上面をＣＭＰなどで成形する
ことにより、各々がＣuからなる下部配線１０５と接続
配線１０６と上部配線１０７とが導通されたデュアルダ
マシン回路１００が完成する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】上述したデュアルダマ
シン回路１００では、低誘電率層１０３と絶縁層１０２
とのエッチング選択性が高いので、上部凹溝１１３とヴ
ィアホール１１２とを所望の形状に良好に形成して接続
配線１０６と上部配線１０７との電気特性を良好とする
ことができる。しかし、このデュアルダマシン回路１０
０では、絶縁層１０２が酸化シリコンからなり、これは
誘電率が“4.2〜4.3”程度と高いので、回路全体の実効
誘電率を低減することが困難である。
シン回路１００では、低誘電率層１０３と絶縁層１０２
とのエッチング選択性が高いので、上部凹溝１１３とヴ
ィアホール１１２とを所望の形状に良好に形成して接続
配線１０６と上部配線１０７との電気特性を良好とする
ことができる。しかし、このデュアルダマシン回路１０
０では、絶縁層１０２が酸化シリコンからなり、これは
誘電率が“4.2〜4.3”程度と高いので、回路全体の実効
誘電率を低減することが困難である。
【００１８】また、特開平１０−１１２５０３号公報に
は開示されていないが、当然ながら接続配線１０６は上
部配線１０７を下部配線１０５に導通させるものなの
で、接続配線１０６が形成される位置には下部配線１０
５が敷設されている。しかし、ヴィアホール１１２を形
成するプラズマエッチングが下部配線１０５まで到達す
ると、下部配線１０５が腐食するなどして電気特性が低
下することになる。
は開示されていないが、当然ながら接続配線１０６は上
部配線１０７を下部配線１０５に導通させるものなの
で、接続配線１０６が形成される位置には下部配線１０
５が敷設されている。しかし、ヴィアホール１１２を形
成するプラズマエッチングが下部配線１０５まで到達す
ると、下部配線１０５が腐食するなどして電気特性が低
下することになる。
【００１９】このような課題を解決するため、下部配線
１０５を上面に積層したバリア絶縁膜(図示せず)でヴィ
アホール１１２のプラズマエッチングから保護する手法
も公知であるが、このようなバリア絶縁膜は一般的に窒
化シリコンなどで形成することになる。
１０５を上面に積層したバリア絶縁膜(図示せず)でヴィ
アホール１１２のプラズマエッチングから保護する手法
も公知であるが、このようなバリア絶縁膜は一般的に窒
化シリコンなどで形成することになる。
【００２０】しかし、上述したデュアルダマシン回路１
００では、絶縁層１０２が酸化シリコンからなるので、
これは窒化シリコンからなるバリア絶縁膜とのエッチン
グ選択性が低い。このため、絶縁層１０２をプラズマエ
ッチングするときにバリア絶縁膜も除去される可能性が
高く、下部配線１０５を良好に保護することが困難であ
る。
００では、絶縁層１０２が酸化シリコンからなるので、
これは窒化シリコンからなるバリア絶縁膜とのエッチン
グ選択性が低い。このため、絶縁層１０２をプラズマエ
ッチングするときにバリア絶縁膜も除去される可能性が
高く、下部配線１０５を良好に保護することが困難であ
る。
【００２１】本発明は上述のような課題に鑑みてなされ
たものであり、上部配線や接続配線が良好な形状に形成
されて電気特性が良好であるとともに実効誘電率も良好
に低減されている集積回路装置、このような集積回路装
置の製造方法、を提供することを目的とする。
たものであり、上部配線や接続配線が良好な形状に形成
されて電気特性が良好であるとともに実効誘電率も良好
に低減されている集積回路装置、このような集積回路装
置の製造方法、を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の集積回路装置
は、下部配線、上部配線、接続配線、下部層間膜、バリ
ア絶縁膜、有機ポリマ層、低誘電率層、を具備してい
る。下部層間膜には上面から所定の深度まで形成された
下部凹溝には下部配線が埋設されており、この下部配線
が埋設された下部層間膜の上面にはバリア絶縁膜が積層
されている。
は、下部配線、上部配線、接続配線、下部層間膜、バリ
ア絶縁膜、有機ポリマ層、低誘電率層、を具備してい
る。下部層間膜には上面から所定の深度まで形成された
下部凹溝には下部配線が埋設されており、この下部配線
が埋設された下部層間膜の上面にはバリア絶縁膜が積層
されている。
【００２３】そして、本発明の第一の集積回路装置で
は、バリア絶縁膜の上面にＣＨ系の有機ポリマ層が積層
されており、この有機ポリマ層の上面に低誘電率層が積
層されている。この低誘電率層は、ＭＳＱとＨＳＱとＭ
ＨＳＱと炭素含有シリコン酸化膜との一つからなり、そ
の上面から有機ポリマ層の上面まで形成された上部凹溝
に上部配線が埋設されている。その上部凹溝の底面から
下部配線の上面まで有機ポリマ層とバリア絶縁膜とをヴ
ィアホールが貫通しており、このヴィアホールに埋設さ
れた接続配線により下部配線と上部配線とが導通されて
いる。
は、バリア絶縁膜の上面にＣＨ系の有機ポリマ層が積層
されており、この有機ポリマ層の上面に低誘電率層が積
層されている。この低誘電率層は、ＭＳＱとＨＳＱとＭ
ＨＳＱと炭素含有シリコン酸化膜との一つからなり、そ
の上面から有機ポリマ層の上面まで形成された上部凹溝
に上部配線が埋設されている。その上部凹溝の底面から
下部配線の上面まで有機ポリマ層とバリア絶縁膜とをヴ
ィアホールが貫通しており、このヴィアホールに埋設さ
れた接続配線により下部配線と上部配線とが導通されて
いる。
【００２４】一方、本発明の第二の集積回路装置では、
バリア絶縁膜の上面に低誘電率層が積層されており、こ
の低誘電率層の上面に有機ポリマ層が積層されている。
この有機ポリマ層の上面から低誘電率層の上面まで形成
された上部凹溝に上部配線が埋設されており、その上部
凹溝の底面から下部配線の上面まで低誘電率層とバリア
絶縁膜とを貫通したヴィアホールに接続配線が埋設され
ている。
バリア絶縁膜の上面に低誘電率層が積層されており、こ
の低誘電率層の上面に有機ポリマ層が積層されている。
この有機ポリマ層の上面から低誘電率層の上面まで形成
された上部凹溝に上部配線が埋設されており、その上部
凹溝の底面から下部配線の上面まで低誘電率層とバリア
絶縁膜とを貫通したヴィアホールに接続配線が埋設され
ている。
【００２５】本発明の第一第二の集積回路装置では、上
部配線が有機ポリマ層と低誘電率層との一方に位置して
おり、他方に接続配線が位置しているが、その有機ポリ
マ層と低誘電率層とは、相互にエッチング選択性が高
く、低密度で低誘電率である。
部配線が有機ポリマ層と低誘電率層との一方に位置して
おり、他方に接続配線が位置しているが、その有機ポリ
マ層と低誘電率層とは、相互にエッチング選択性が高
く、低密度で低誘電率である。
【００２６】また、上述のような集積回路装置におい
て、有機ポリマ層が、ポリフェニレン、ポリアリレン、
ポリアリレンエーテル、ベンゾシクロブテン、の一つか
らなることにより、低誘電率層とエッチング選択性が高
く低誘電率な材料で有機ポリマ層が形成される。
て、有機ポリマ層が、ポリフェニレン、ポリアリレン、
ポリアリレンエーテル、ベンゾシクロブテン、の一つか
らなることにより、低誘電率層とエッチング選択性が高
く低誘電率な材料で有機ポリマ層が形成される。
【００２７】また、低誘電率層と有機ポリマ層との少な
くとも一方がポーラス構造からなることにより、低誘電
率層と有機ポリマ層との少なくとも一方の誘電率が低減
される。
くとも一方がポーラス構造からなることにより、低誘電
率層と有機ポリマ層との少なくとも一方の誘電率が低減
される。
【００２８】また、下部配線と上部配線と接続配線とが
Ｃuからなることにより、物性的にパターニングが困難
なＣuで下部配線と上部配線と接続配線とが所望パター
ンに形成され、物性的に耐食性が低いＣuが製造工程に
おいて腐食されることがない。
Ｃuからなることにより、物性的にパターニングが困難
なＣuで下部配線と上部配線と接続配線とが所望パター
ンに形成され、物性的に耐食性が低いＣuが製造工程に
おいて腐食されることがない。
【００２９】また、炭素含有シリコン酸化膜からなる低
誘電率層の上面がＣＭＰにより平坦化されていることに
より、下部層間膜と下部配線との上面がＣＭＰなどによ
り平坦となっていなくとも、この上面に積層された低誘
電率層と有機ポリマ層との上面が平坦であるので、上部
凹溝が形成されている有機ポリマ層の上面に金属層を積
層してからＣＭＰにより研磨して上部配線を形成すると
き、有機ポリマ層の上面に無用な金属が残存しない。
誘電率層の上面がＣＭＰにより平坦化されていることに
より、下部層間膜と下部配線との上面がＣＭＰなどによ
り平坦となっていなくとも、この上面に積層された低誘
電率層と有機ポリマ層との上面が平坦であるので、上部
凹溝が形成されている有機ポリマ層の上面に金属層を積
層してからＣＭＰにより研磨して上部配線を形成すると
き、有機ポリマ層の上面に無用な金属が残存しない。
【００３０】本発明の第一の集積回路装置の製造方法で
は、下部層間膜の上面から所定の深度まで形成した下部
凹溝に下部配線を埋設し、この下部配線が埋設された下
部層間膜の上面にバリア絶縁膜を積層する。このバリア
絶縁膜の上面にＣＨ系の有機ポリマ層を積層し、この有
機ポリマ層の上面にＭＳＱとＨＳＱとＭＨＳＱと炭素含
有シリコン酸化膜との一つからなる低誘電率層を積層
し、この低誘電率層の上面から有機ポリマ層の上面まで
開口孔を形成する。この開口孔の底面からバリア絶縁膜
の上面まで有機ポリマ層にヴィアホールを形成し、この
ヴィアホールの位置で低誘電率層の上面から有機ポリマ
層の上面まで上部凹溝を形成する。この上部凹溝の底面
に開口したヴィアホールを露出したバリア絶縁膜の除去
で下部配線の上面まで貫通させ、ヴィアホールと上部凹
溝とに金属を一体に埋設して接続配線と上部配線とを形
成することにより、低誘電率層と有機ポリマ層とのエッ
チング選択性が高いので、上部凹溝とヴィアホールとが
所望の形状に良好に形成され、低誘電率層と有機ポリマ
層とに対するバリア絶縁膜のエッチング選択性も高いの
で、ヴィアホールや上部凹溝を形成するときに下部配線
が腐食されることもなく、低誘電率層と有機ポリマ層と
の誘電率が低いので、実効誘電率が低減された集積回路
装置が製造される。
は、下部層間膜の上面から所定の深度まで形成した下部
凹溝に下部配線を埋設し、この下部配線が埋設された下
部層間膜の上面にバリア絶縁膜を積層する。このバリア
絶縁膜の上面にＣＨ系の有機ポリマ層を積層し、この有
機ポリマ層の上面にＭＳＱとＨＳＱとＭＨＳＱと炭素含
有シリコン酸化膜との一つからなる低誘電率層を積層
し、この低誘電率層の上面から有機ポリマ層の上面まで
開口孔を形成する。この開口孔の底面からバリア絶縁膜
の上面まで有機ポリマ層にヴィアホールを形成し、この
ヴィアホールの位置で低誘電率層の上面から有機ポリマ
層の上面まで上部凹溝を形成する。この上部凹溝の底面
に開口したヴィアホールを露出したバリア絶縁膜の除去
で下部配線の上面まで貫通させ、ヴィアホールと上部凹
溝とに金属を一体に埋設して接続配線と上部配線とを形
成することにより、低誘電率層と有機ポリマ層とのエッ
チング選択性が高いので、上部凹溝とヴィアホールとが
所望の形状に良好に形成され、低誘電率層と有機ポリマ
層とに対するバリア絶縁膜のエッチング選択性も高いの
で、ヴィアホールや上部凹溝を形成するときに下部配線
が腐食されることもなく、低誘電率層と有機ポリマ層と
の誘電率が低いので、実効誘電率が低減された集積回路
装置が製造される。
【００３１】本発明の第二の集積回路装置の製造方法で
は、バリア絶縁膜の上面に低誘電率層と有機ポリマ層と
を順番に積層し、この有機ポリマ層の上面から低誘電率
層の上面まで開口孔を形成する。この開口孔の底面から
バリア絶縁膜の上面まで低誘電率層にヴィアホールを形
成し、このヴィアホールの位置で有機ポリマ層の上面か
ら低誘電率層の上面まで上部凹溝を形成する。この上部
凹溝の底面に開口したヴィアホールを露出したバリア絶
縁膜の除去で下部配線の上面まで貫通させ、ヴィアホー
ルと上部凹溝とに金属を一体に埋設して接続配線と上部
配線とを形成することにより、有機ポリマ層と低誘電率
層とのエッチング選択性が高いので、上部凹溝とヴィア
ホールとが所望の形状に良好に形成され、低誘電率層と
有機ポリマ層とに対するバリア絶縁膜のエッチング選択
性も高いので、ヴィアホールや上部凹溝を形成するとき
に下部配線が腐食されることもなく、有機ポリマ層と低
誘電率層との誘電率が低いので、実効誘電率が低減され
た集積回路装置が製造される。
は、バリア絶縁膜の上面に低誘電率層と有機ポリマ層と
を順番に積層し、この有機ポリマ層の上面から低誘電率
層の上面まで開口孔を形成する。この開口孔の底面から
バリア絶縁膜の上面まで低誘電率層にヴィアホールを形
成し、このヴィアホールの位置で有機ポリマ層の上面か
ら低誘電率層の上面まで上部凹溝を形成する。この上部
凹溝の底面に開口したヴィアホールを露出したバリア絶
縁膜の除去で下部配線の上面まで貫通させ、ヴィアホー
ルと上部凹溝とに金属を一体に埋設して接続配線と上部
配線とを形成することにより、有機ポリマ層と低誘電率
層とのエッチング選択性が高いので、上部凹溝とヴィア
ホールとが所望の形状に良好に形成され、低誘電率層と
有機ポリマ層とに対するバリア絶縁膜のエッチング選択
性も高いので、ヴィアホールや上部凹溝を形成するとき
に下部配線が腐食されることもなく、有機ポリマ層と低
誘電率層との誘電率が低いので、実効誘電率が低減され
た集積回路装置が製造される。
【００３２】本発明の第三の集積回路装置の製造方法で
は、バリア絶縁膜の上面に炭素含有シリコン酸化膜から
なる低誘電率層を積層し、この低誘電率層の上面をＣＭ
Ｐにより平坦化してから、この平坦化された低誘電率層
の上面に有機ポリマ層を積層することにより、下部層間
膜と下部配線との上面がＣＭＰなどにより平坦とならな
くとも、この上面に積層された低誘電率層と有機ポリマ
層との上面が平坦となるので、上部凹溝が形成されてい
る有機ポリマ層の上面に金属層を積層してからＣＭＰに
より研磨して上部配線を形成するとき、有機ポリマ層の
上面に無用な金属が残存しない。
は、バリア絶縁膜の上面に炭素含有シリコン酸化膜から
なる低誘電率層を積層し、この低誘電率層の上面をＣＭ
Ｐにより平坦化してから、この平坦化された低誘電率層
の上面に有機ポリマ層を積層することにより、下部層間
膜と下部配線との上面がＣＭＰなどにより平坦とならな
くとも、この上面に積層された低誘電率層と有機ポリマ
層との上面が平坦となるので、上部凹溝が形成されてい
る有機ポリマ層の上面に金属層を積層してからＣＭＰに
より研磨して上部配線を形成するとき、有機ポリマ層の
上面に無用な金属が残存しない。
【００３３】なお、本発明では前後左右上下の方向を言
及しているが、これは方向の相対関係を簡単に説明する
ために便宜的に規定したものであり、本発明を実施する
場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
及しているが、これは方向の相対関係を簡単に説明する
ために便宜的に規定したものであり、本発明を実施する
場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
【００３４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１ない
し図４を参照して以下に説明する。本形態の集積回路装
置であるデュアルダマシン回路２００は、図１に示すよ
うに、下部層間膜２０１を具備しており、この下部層間
膜２０１の上面には、バリア絶縁膜２０２、有機ポリマ
層２０３、低誘電率層２０４、第一マスク層２０５、第
二マスク層２０６、が順番に積層されている。
し図４を参照して以下に説明する。本形態の集積回路装
置であるデュアルダマシン回路２００は、図１に示すよ
うに、下部層間膜２０１を具備しており、この下部層間
膜２０１の上面には、バリア絶縁膜２０２、有機ポリマ
層２０３、低誘電率層２０４、第一マスク層２０５、第
二マスク層２０６、が順番に積層されている。
【００３５】下部層間膜２０１は、上面から3000(Å)の
深度まで溝幅が0.4(μm)の下部凹溝２１１が形成されて
おり、この下部凹溝２１１にはバリアメタル２０７を介
して下部配線２２１が埋設されている。バリアメタル２
０７は膜厚が300(Å)のＴaＮからなり、下部配線２２１
はＣuからなる。
深度まで溝幅が0.4(μm)の下部凹溝２１１が形成されて
おり、この下部凹溝２１１にはバリアメタル２０７を介
して下部配線２２１が埋設されている。バリアメタル２
０７は膜厚が300(Å)のＴaＮからなり、下部配線２２１
はＣuからなる。
【００３６】バリア絶縁膜２０２は、膜厚500(Å)のＰ-
ＳiＣからなり、下部層間膜２０１とともに下部配線２
２１の上面にも形成されている。有機ポリマ層２０３
は、ポリフェニレン、ポリアリレン、ポリアリレンエー
テル、ベンゾシクロブテン、等のＣＨ系の有機ポリマか
らなり、3000(Å)の膜厚に形成されている。このような
有機ポリマ層２０３とバリア絶縁膜２０２には、その上
面から下面まで直径0.2(μm)のヴィアホール２１２が形
成されており、このヴィアホール２１２にＣuからなる
接続配線２２２が埋設されている。
ＳiＣからなり、下部層間膜２０１とともに下部配線２
２１の上面にも形成されている。有機ポリマ層２０３
は、ポリフェニレン、ポリアリレン、ポリアリレンエー
テル、ベンゾシクロブテン、等のＣＨ系の有機ポリマか
らなり、3000(Å)の膜厚に形成されている。このような
有機ポリマ層２０３とバリア絶縁膜２０２には、その上
面から下面まで直径0.2(μm)のヴィアホール２１２が形
成されており、このヴィアホール２１２にＣuからなる
接続配線２２２が埋設されている。
【００３７】低誘電率層２０４は、膜厚が2000(Å)のポ
ーラスＭＳＱからなり、第一マスク層２０５は、膜厚50
0(Å)のＳiＯ2からなり、第二マスク層２０６は、膜厚5
00(Å)のＳiＮからなる。この第二マスク層２０６と第
一マスク層２０５と低誘電率層２０４には、深度が3000
(Å)で溝幅が0.4(μm)の上部凹溝２１３が形成されてお
り、この上部凹溝２１３には、膜厚が300(Å)のＴaＮか
らなるバリアメタル２０８を介してＣuからなる上部配
線２２３が埋設されている。
ーラスＭＳＱからなり、第一マスク層２０５は、膜厚50
0(Å)のＳiＯ2からなり、第二マスク層２０６は、膜厚5
00(Å)のＳiＮからなる。この第二マスク層２０６と第
一マスク層２０５と低誘電率層２０４には、深度が3000
(Å)で溝幅が0.4(μm)の上部凹溝２１３が形成されてお
り、この上部凹溝２１３には、膜厚が300(Å)のＴaＮか
らなるバリアメタル２０８を介してＣuからなる上部配
線２２３が埋設されている。
【００３８】なお、本形態のデュアルダマシン回路２０
０では、下部配線２２１も後述する上部配線２２３と同
様な工程で形成されているので、下部層間膜２０１の上
層には第一第二マスク層２０５，２０６と同様なマスク
層２０９，２１０が位置している。
０では、下部配線２２１も後述する上部配線２２３と同
様な工程で形成されているので、下部層間膜２０１の上
層には第一第二マスク層２０５，２０６と同様なマスク
層２０９，２１０が位置している。
【００３９】ここで、本形態のデュアルダマシン回路２
００の製造方法を以下に順番に説明する。まず、後述す
る上部配線２２３の場合と同様な工程により、下部層間
膜２０１の上面から所定の深度まで下部凹溝２１１を形
成して下部配線２２１を埋設し、図２(ａ)に示すよう
に、この下部配線２２１が埋設された下部層間膜２０１
の上面に、バリア絶縁膜２０２、有機ポリマ層２０３、
低誘電率層２０４、第一マスク層２０５、第二マスク層
２０６、を順番に積層する。
００の製造方法を以下に順番に説明する。まず、後述す
る上部配線２２３の場合と同様な工程により、下部層間
膜２０１の上面から所定の深度まで下部凹溝２１１を形
成して下部配線２２１を埋設し、図２(ａ)に示すよう
に、この下部配線２２１が埋設された下部層間膜２０１
の上面に、バリア絶縁膜２０２、有機ポリマ層２０３、
低誘電率層２０４、第一マスク層２０５、第二マスク層
２０６、を順番に積層する。
【００４０】バリア絶縁膜２０２は、プラズマＣＶＤ(C
hemical Vapor Deposition)法で成膜し、有機ポリマ層
２０３と低誘電率層２０４とは所定材料を塗布してから
焼成して形成する。このとき、有機ポリマ層２０３の上
面に塗布するＭＳＱに多量の微細な気泡を混入させるこ
とにより、低誘電率層２０４をポーラスＭＳＱとして形
成する。
hemical Vapor Deposition)法で成膜し、有機ポリマ層
２０３と低誘電率層２０４とは所定材料を塗布してから
焼成して形成する。このとき、有機ポリマ層２０３の上
面に塗布するＭＳＱに多量の微細な気泡を混入させるこ
とにより、低誘電率層２０４をポーラスＭＳＱとして形
成する。
【００４１】つぎに、同図(ｂ)に示すように、上部凹溝
２１３に対応した開口形状のレジストマスク２３１を第
二マスク層２０６の上面に形成し、同図(ｃ)に示すよう
に、このレジストマスク２３１を使用したプラズマエッ
チングで第二マスク層２０６に上部凹溝２１３に対応し
た形状の開口を形成する。
２１３に対応した開口形状のレジストマスク２３１を第
二マスク層２０６の上面に形成し、同図(ｃ)に示すよう
に、このレジストマスク２３１を使用したプラズマエッ
チングで第二マスク層２０６に上部凹溝２１３に対応し
た形状の開口を形成する。
【００４２】この第二マスク層２０６の加工が完了した
らレジストマスク２３１をＯ2アッシングで除去し、図
３(ａ)に示すように、ヴィアホール２１２に対応した開
口形状のレジストマスク２３２を第二マスク層２０６と
露出した第一マスク層２０５との上面に形成する。
らレジストマスク２３１をＯ2アッシングで除去し、図
３(ａ)に示すように、ヴィアホール２１２に対応した開
口形状のレジストマスク２３２を第二マスク層２０６と
露出した第一マスク層２０５との上面に形成する。
【００４３】そして、同図(ｂ)に示すように、このレジ
ストマスク２３２を使用したプラズマエッチングで有機
ポリマ層２０３の上面まで、ヴィアホール２１２に対応
した形状の開口を第一マスク層２０５と低誘電率層２０
４とに順次形成し、同図(ｃ)に示すように、この加工が
完了したらプラズマエッチングによりレジストマスク２
３２を除去すると同時に、第一マスク層２０５をエッチ
ングマスクとしてバリア絶縁膜２０２の上面まで有機ポ
リマ層２０３にヴィアホール２１２を形成する。
ストマスク２３２を使用したプラズマエッチングで有機
ポリマ層２０３の上面まで、ヴィアホール２１２に対応
した形状の開口を第一マスク層２０５と低誘電率層２０
４とに順次形成し、同図(ｃ)に示すように、この加工が
完了したらプラズマエッチングによりレジストマスク２
３２を除去すると同時に、第一マスク層２０５をエッチ
ングマスクとしてバリア絶縁膜２０２の上面まで有機ポ
リマ層２０３にヴィアホール２１２を形成する。
【００４４】この有機ポリマ層２０３にヴィアホール２
１２を形成するプラズマエッチングでは、反応ガスとし
て“Ｎ2＋Ｈ2”を使用し、ステージ温度を“０〜30
(℃)”、ガス圧力を“300〜1000(mToll)”、電力を“10
00〜2000(Ｗ)”などとする。
１２を形成するプラズマエッチングでは、反応ガスとし
て“Ｎ2＋Ｈ2”を使用し、ステージ温度を“０〜30
(℃)”、ガス圧力を“300〜1000(mToll)”、電力を“10
00〜2000(Ｗ)”などとする。
【００４５】つぎに、図４(ａ)に示すように、第二マス
ク層２０６をエッチングマスクとして有機ポリマ層２０
３の上面まで第一マスク層２０５と低誘電率層２０４と
に上部凹溝２１３をプラズマエッチングで順次形成し、
この形成が完了したら有機剥離液により加工時に各部に
付着したデポジットを除去する。
ク層２０６をエッチングマスクとして有機ポリマ層２０
３の上面まで第一マスク層２０５と低誘電率層２０４と
に上部凹溝２１３をプラズマエッチングで順次形成し、
この形成が完了したら有機剥離液により加工時に各部に
付着したデポジットを除去する。
【００４６】上述の第一マスク層２０５と低誘電率層２
０４とに上部凹溝２１３を形成するプラズマエッチング
では、反応ガスとして“Ｃ4Ｆ8＋Ｎ2＋Ａr＋Ｏ2”や
“Ｃ4Ｆ 8＋Ｎ2＋Ａr＋ＣＯ”を使用し、ステージ温度を
“０〜30(℃)”、ガス圧力を“10〜100(mToll)”、電力
を“100〜600(Ｗ)”などとする。
０４とに上部凹溝２１３を形成するプラズマエッチング
では、反応ガスとして“Ｃ4Ｆ8＋Ｎ2＋Ａr＋Ｏ2”や
“Ｃ4Ｆ 8＋Ｎ2＋Ａr＋ＣＯ”を使用し、ステージ温度を
“０〜30(℃)”、ガス圧力を“10〜100(mToll)”、電力
を“100〜600(Ｗ)”などとする。
【００４７】つぎに、同図(ｂ)に示すように、有機ポリ
マ層２０３をエッチングマスクとしたバリア絶縁膜２０
２のプラズマエッチングでヴィアホール２１２を下部配
線２２１の上面まで貫通させ、この加工の完了後も有機
剥離液により各部のデポジットを除去する。
マ層２０３をエッチングマスクとしたバリア絶縁膜２０
２のプラズマエッチングでヴィアホール２１２を下部配
線２２１の上面まで貫通させ、この加工の完了後も有機
剥離液により各部のデポジットを除去する。
【００４８】上述のバリア絶縁膜２０２にヴィアホール
２１２を貫通させるプラズマエッチングでは、反応ガス
として“Ｃ4Ｆ8＋Ｎ2＋Ａr”を使用し、ステージ温度を
“０〜30(℃)”、ガス圧力を“10〜100(mToll)”、電力
を“100〜600(Ｗ)”などとする。
２１２を貫通させるプラズマエッチングでは、反応ガス
として“Ｃ4Ｆ8＋Ｎ2＋Ａr”を使用し、ステージ温度を
“０〜30(℃)”、ガス圧力を“10〜100(mToll)”、電力
を“100〜600(Ｗ)”などとする。
【００４９】これで第二マスク層２０６の上面から下部
配線２２１の上面まで上部凹溝２１３とヴィアホール２
１２とが開口した状態となるので、同図(ｃ)に示すよう
に、その表面に真空中でスパッタリング法によりＴaＮ
で膜厚300(Å)のバリアメタル２０８を成膜する。
配線２２１の上面まで上部凹溝２１３とヴィアホール２
１２とが開口した状態となるので、同図(ｃ)に示すよう
に、その表面に真空中でスパッタリング法によりＴaＮ
で膜厚300(Å)のバリアメタル２０８を成膜する。
【００５０】さらに、このバリアメタル２０８の表面に
真空を維持したままスパッタリング法によりＣu膜２３
３を膜厚1000(Å)まで成膜し、このＣu膜２３３の表面
にメッキでＣu層２３４を膜厚6000(Å)まで成膜する。
そして、ＣＭＰにより第二マスク層２０６の上面と面一
となるまでバリアメタル２０８とＣu膜２３３とＣu層２
３４とを研磨することにより、図１に示すように、デュ
アルダマシン回路２００が完成する。
真空を維持したままスパッタリング法によりＣu膜２３
３を膜厚1000(Å)まで成膜し、このＣu膜２３３の表面
にメッキでＣu層２３４を膜厚6000(Å)まで成膜する。
そして、ＣＭＰにより第二マスク層２０６の上面と面一
となるまでバリアメタル２０８とＣu膜２３３とＣu層２
３４とを研磨することにより、図１に示すように、デュ
アルダマシン回路２００が完成する。
【００５１】本形態のデュアルダマシン回路２００で
は、ＣＨ系の有機ポリマ層２０３の誘電率が“2.5〜2.
6”程度で、ポーラスＭＳＱからなる低誘電率層２０４
の誘電率が“2.0〜2.2”程度なので、回路全体の実効誘
電率が良好に低減されている。
は、ＣＨ系の有機ポリマ層２０３の誘電率が“2.5〜2.
6”程度で、ポーラスＭＳＱからなる低誘電率層２０４
の誘電率が“2.0〜2.2”程度なので、回路全体の実効誘
電率が良好に低減されている。
【００５２】特に、低誘電率層２０４はポーラス構造に
形成されているので、より良好に回路全体の実効誘電率
が低減されている。それでいて、低誘電率層２０４と有
機ポリマ層２０３とのエッチング選択性が高いので、上
部凹溝２１３とヴィアホール２１２とを所望の形状に良
好に形成することができ、上部配線２２３と接続配線２
２２との電気特性が良好である。
形成されているので、より良好に回路全体の実効誘電率
が低減されている。それでいて、低誘電率層２０４と有
機ポリマ層２０３とのエッチング選択性が高いので、上
部凹溝２１３とヴィアホール２１２とを所望の形状に良
好に形成することができ、上部配線２２３と接続配線２
２２との電気特性が良好である。
【００５３】さらに、有機ポリマ層２０３および低誘電
率層２０４とに対するＰ-ＳiＣからなるバリア絶縁膜２
０２のエッチング選択性も良好なので、下部配線２２１
が腐食されない条件でバリア絶縁膜２０２のみエッチン
グすることができる。このため、ヴィアホール２１２や
上部凹溝２１３を形成するときに下部配線２２１が腐食
されることがなく、下部配線２２１と接続配線２２２と
の導通状態などの電気特性も良好である。
率層２０４とに対するＰ-ＳiＣからなるバリア絶縁膜２
０２のエッチング選択性も良好なので、下部配線２２１
が腐食されない条件でバリア絶縁膜２０２のみエッチン
グすることができる。このため、ヴィアホール２１２や
上部凹溝２１３を形成するときに下部配線２２１が腐食
されることがなく、下部配線２２１と接続配線２２２と
の導通状態などの電気特性も良好である。
【００５４】しかも、本形態の製造方法では、低誘電率
層２０４の上面に第一マスク層２０５が形成された状態
で有機ポリマ層２０３にヴィアホール２１２を形成し、
第二マスク層２０６を使用したプラズマエッチングで第
一マスク層２０５と低誘電率層２０４とに上部凹溝２１
３を形成するので、低誘電率層２０４の上面にレジスト
マスクを形成して除去することがなく、レジストマスク
の形成や除去による低誘電率層２０４の劣化も防止する
ことができる。
層２０４の上面に第一マスク層２０５が形成された状態
で有機ポリマ層２０３にヴィアホール２１２を形成し、
第二マスク層２０６を使用したプラズマエッチングで第
一マスク層２０５と低誘電率層２０４とに上部凹溝２１
３を形成するので、低誘電率層２０４の上面にレジスト
マスクを形成して除去することがなく、レジストマスク
の形成や除去による低誘電率層２０４の劣化も防止する
ことができる。
【００５５】なお、本発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態ではバリア絶縁膜２０２の上
面に有機ポリマ層２０３と低誘電率層２０４とが順番に
積層されているデュアルダマシン回路２００を例示した
が、バリア絶縁膜２０２の上面に低誘電率層２０４と有
機ポリマ層２０３とを順番に積層してデュアルダマシン
回路(図示せず)を形成することも可能である。
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態ではバリア絶縁膜２０２の上
面に有機ポリマ層２０３と低誘電率層２０４とが順番に
積層されているデュアルダマシン回路２００を例示した
が、バリア絶縁膜２０２の上面に低誘電率層２０４と有
機ポリマ層２０３とを順番に積層してデュアルダマシン
回路(図示せず)を形成することも可能である。
【００５６】このようなデュアルダマシン回路では、上
部配線２２３を形成する有機ポリマ層２０３の層厚を変
化させることなく上面を平坦化するため、その下層であ
る低誘電率層２０４の上面をＣＭＰで平坦化することに
なる。しかし、このＣＭＰは低誘電率層２０４では容易
であるが有機ポリマ層２０３では困難なので、上述のよ
うにバリア絶縁膜２０２の上面に低誘電率層２０４と有
機ポリマ層２０３とを順番に積層したデュアルダマシン
回路では、より容易に回路上面を平坦化することができ
る。
部配線２２３を形成する有機ポリマ層２０３の層厚を変
化させることなく上面を平坦化するため、その下層であ
る低誘電率層２０４の上面をＣＭＰで平坦化することに
なる。しかし、このＣＭＰは低誘電率層２０４では容易
であるが有機ポリマ層２０３では困難なので、上述のよ
うにバリア絶縁膜２０２の上面に低誘電率層２０４と有
機ポリマ層２０３とを順番に積層したデュアルダマシン
回路では、より容易に回路上面を平坦化することができ
る。
【００５７】より詳細には、前述のように下部配線２２
１は上部配線２２３と同様な工程で形成するので、下部
凹溝２１１が形成されている下部層間膜２０１の上面に
金属膜(図示せず)を成膜し、この金属膜をＣＭＰにより
下部層間膜２０１の上面が露出するまで研磨することに
より、下部凹溝２１１に埋設されている下部配線２２１
を形成することになる。
１は上部配線２２３と同様な工程で形成するので、下部
凹溝２１１が形成されている下部層間膜２０１の上面に
金属膜(図示せず)を成膜し、この金属膜をＣＭＰにより
下部層間膜２０１の上面が露出するまで研磨することに
より、下部凹溝２１１に埋設されている下部配線２２１
を形成することになる。
【００５８】しかし、本発明者が実際に上述のように下
部配線２２１を形成したところ、下部層間膜２０１の上
面に対して下部配線２２１の上面が下方に凹んだ形状と
なることが判明した。このような状態で有機ポリマ層２
０３と低誘電率層２０４とを形成すると、これらの上面
も下部配線２２１の上方の位置が下方に凹んだ形状とな
る。すると、ＣＭＰにより第二マスク層２０６の上面と
面一となるまでバリアメタル２０８とＣu膜２３３とＣu
層２３４とを研磨したとき、第二マスク層２０６の表面
に無用な金属が残存して不良が多発することが判明し
た。
部配線２２１を形成したところ、下部層間膜２０１の上
面に対して下部配線２２１の上面が下方に凹んだ形状と
なることが判明した。このような状態で有機ポリマ層２
０３と低誘電率層２０４とを形成すると、これらの上面
も下部配線２２１の上方の位置が下方に凹んだ形状とな
る。すると、ＣＭＰにより第二マスク層２０６の上面と
面一となるまでバリアメタル２０８とＣu膜２３３とＣu
層２３４とを研磨したとき、第二マスク層２０６の表面
に無用な金属が残存して不良が多発することが判明し
た。
【００５９】そこで、これを防止するためには、バリア
絶縁膜２０２の上面に低誘電率層２０４と有機ポリマ層
２０３とを順番に積層し、その低誘電率層２０４の上面
をＣＭＰにより平坦化してから有機ポリマ層２０３を積
層することが好適である。この場合、低誘電率層２０４
としてはＭＳＱとＨＳＱとＭＨＳＱと炭素含有シリコン
酸化膜とが適用できるが、ヤング率が“６(GPa)”と高
く、ビッカース硬度が“１．０(GPa)”と高い、炭素含
有シリコン酸化膜が最適である。
絶縁膜２０２の上面に低誘電率層２０４と有機ポリマ層
２０３とを順番に積層し、その低誘電率層２０４の上面
をＣＭＰにより平坦化してから有機ポリマ層２０３を積
層することが好適である。この場合、低誘電率層２０４
としてはＭＳＱとＨＳＱとＭＨＳＱと炭素含有シリコン
酸化膜とが適用できるが、ヤング率が“６(GPa)”と高
く、ビッカース硬度が“１．０(GPa)”と高い、炭素含
有シリコン酸化膜が最適である。
【００６０】なお、上述の炭素含有シリコン酸化膜は、
オルガノシランガスと酸素含有ガスとを少なくとも一部
として含有するガス、オルガノシロキサンガスを少なく
とも一部として含有するガス、等をプラズマＣＶＤ法で
成膜することで形成できる。そして、その薄膜の条件を
最適化することにより、上述の機械強度を実現すること
ができる。
オルガノシランガスと酸素含有ガスとを少なくとも一部
として含有するガス、オルガノシロキサンガスを少なく
とも一部として含有するガス、等をプラズマＣＶＤ法で
成膜することで形成できる。そして、その薄膜の条件を
最適化することにより、上述の機械強度を実現すること
ができる。
【００６１】また、上記形態では低誘電率層２０４がポ
ーラスＭＳＱからなることを例示したが、このような低
誘電率層２０４を、ポーラスＨＳＱ、ポーラスＭＨＳ
Ｑ、ＭＳＱ、ＨＳＱ、ＭＨＳＱ、などで形成することも
可能であり、有機ポリマ層２０３をポーラス構造に形成
することも可能である。
ーラスＭＳＱからなることを例示したが、このような低
誘電率層２０４を、ポーラスＨＳＱ、ポーラスＭＨＳ
Ｑ、ＭＳＱ、ＨＳＱ、ＭＨＳＱ、などで形成することも
可能であり、有機ポリマ層２０３をポーラス構造に形成
することも可能である。
【００６２】さらに、上記形態ではバリア絶縁膜２０２
がＰ-ＳiＣからなることを例示したが、このバリア絶縁
膜２０２を、Ｐ-ＳiＣＮ、Ｐ-ＳiＣＯ、などで形成する
ことも可能である。
がＰ-ＳiＣからなることを例示したが、このバリア絶縁
膜２０２を、Ｐ-ＳiＣＮ、Ｐ-ＳiＣＯ、などで形成する
ことも可能である。
【００６３】
【発明の効果】本発明の集積回路装置では、上部配線と
接続配線とが位置する部分が有機ポリマ層と低誘電率層
との二層からなることにより、有機ポリマ層と低誘電率
層とのエッチング選択性が高いので、上部凹溝とヴィア
ホールとが良好な形状に形成されており、上部配線と接
続配線との電気的な特性が良好であり、しかも、有機ポ
リマ層と低誘電率層とは低密度で低誘電率なので、回路
全体の実効誘電率も低減されている。
接続配線とが位置する部分が有機ポリマ層と低誘電率層
との二層からなることにより、有機ポリマ層と低誘電率
層とのエッチング選択性が高いので、上部凹溝とヴィア
ホールとが良好な形状に形成されており、上部配線と接
続配線との電気的な特性が良好であり、しかも、有機ポ
リマ層と低誘電率層とは低密度で低誘電率なので、回路
全体の実効誘電率も低減されている。
【００６４】また、上述のような集積回路装置におい
て、有機ポリマ層が、ポリフェニレン、ポリアリレン、
ポリアリレンエーテル、ベンゾシクロブテン、の一つか
らなることにより、有機ポリマ層とエッチング選択性が
高く低誘電率な材料で低誘電率層が形成されているの
で、上部配線と接続配線とは良好な形状に形成されて電
気的な特性が良好であり、回路全体の実効誘電率も低減
されている。
て、有機ポリマ層が、ポリフェニレン、ポリアリレン、
ポリアリレンエーテル、ベンゾシクロブテン、の一つか
らなることにより、有機ポリマ層とエッチング選択性が
高く低誘電率な材料で低誘電率層が形成されているの
で、上部配線と接続配線とは良好な形状に形成されて電
気的な特性が良好であり、回路全体の実効誘電率も低減
されている。
【００６５】また、低誘電率層と有機ポリマ層との少な
くとも一方がポーラス構造からなることにより、低誘電
率層と有機ポリマ層との少なくとも一方の誘電率が低減
されているので、さらに回路全体の実効誘電率が低減さ
れている。
くとも一方がポーラス構造からなることにより、低誘電
率層と有機ポリマ層との少なくとも一方の誘電率が低減
されているので、さらに回路全体の実効誘電率が低減さ
れている。
【００６６】また、下部配線と上部配線と接続配線とが
Ｃuからなることにより、物性的にパターニングが困難
なＣuで下部配線と上部配線と接続配線とが所望パター
ンに形成されており、それでいて物性的に耐食性が低い
Ｃuが製造工程において腐食されていないので、下部配
線と上部配線と接続配線との電気的な特性が良好であ
る。
Ｃuからなることにより、物性的にパターニングが困難
なＣuで下部配線と上部配線と接続配線とが所望パター
ンに形成されており、それでいて物性的に耐食性が低い
Ｃuが製造工程において腐食されていないので、下部配
線と上部配線と接続配線との電気的な特性が良好であ
る。
【００６７】また、炭素含有シリコン酸化膜からなる低
誘電率層の上面がＣＭＰにより平坦化されていることに
より、下部層間膜と下部配線との上面がＣＭＰなどによ
り平坦となっていなくとも、この上面に積層された低誘
電率層と有機ポリマ層との上面が平坦であるので、上部
凹溝が形成されている有機ポリマ層の上面に金属層を積
層してからＣＭＰにより研磨して上部配線を形成すると
き、有機ポリマ層の上面に無用な金属が残存することが
なく、この残存による不良の発生を防止することができ
る。
誘電率層の上面がＣＭＰにより平坦化されていることに
より、下部層間膜と下部配線との上面がＣＭＰなどによ
り平坦となっていなくとも、この上面に積層された低誘
電率層と有機ポリマ層との上面が平坦であるので、上部
凹溝が形成されている有機ポリマ層の上面に金属層を積
層してからＣＭＰにより研磨して上部配線を形成すると
き、有機ポリマ層の上面に無用な金属が残存することが
なく、この残存による不良の発生を防止することができ
る。
【００６８】本発明の第一の集積回路装置の製造方法で
は、低誘電率層と有機ポリマ層とのエッチング選択性が
高いので、上部凹溝とヴィアホールとを所望の形状に良
好に形成することができ、低誘電率層と有機ポリマ層と
に対するバリア絶縁膜のエッチング選択性も高いので、
ヴィアホールや上部凹溝を形成するときに下部配線が腐
食されることを防止でき、低誘電率層と有機ポリマ層と
の誘電率が低いので、実効誘電率が低減された集積回路
装置を製造することができる。
は、低誘電率層と有機ポリマ層とのエッチング選択性が
高いので、上部凹溝とヴィアホールとを所望の形状に良
好に形成することができ、低誘電率層と有機ポリマ層と
に対するバリア絶縁膜のエッチング選択性も高いので、
ヴィアホールや上部凹溝を形成するときに下部配線が腐
食されることを防止でき、低誘電率層と有機ポリマ層と
の誘電率が低いので、実効誘電率が低減された集積回路
装置を製造することができる。
【００６９】本発明の第二の集積回路装置の製造方法で
は、有機ポリマ層と低誘電率層とのエッチング選択性が
高いので、上部凹溝とヴィアホールとを所望の形状に良
好に形成することができ、低誘電率層と有機ポリマ層と
に対するバリア絶縁膜のエッチング選択性も高いので、
ヴィアホールや上部凹溝を形成するときに下部配線が腐
食されることを防止でき、有機ポリマ層と低誘電率層と
の誘電率が低いので、実効誘電率が低減された集積回路
装置を製造することができる。
は、有機ポリマ層と低誘電率層とのエッチング選択性が
高いので、上部凹溝とヴィアホールとを所望の形状に良
好に形成することができ、低誘電率層と有機ポリマ層と
に対するバリア絶縁膜のエッチング選択性も高いので、
ヴィアホールや上部凹溝を形成するときに下部配線が腐
食されることを防止でき、有機ポリマ層と低誘電率層と
の誘電率が低いので、実効誘電率が低減された集積回路
装置を製造することができる。
【００７０】本発明の第三の集積回路装置の製造方法で
は、バリア絶縁膜の上面に炭素含有シリコン酸化膜から
なる低誘電率層を積層し、この低誘電率層の上面をＣＭ
Ｐにより平坦化してから、この平坦化された低誘電率層
の上面に有機ポリマ層を積層することにより、下部層間
膜と下部配線との上面がＣＭＰなどにより平坦とならな
くとも、この上面に積層された低誘電率層と有機ポリマ
層との上面が平坦となるので、上部凹溝が形成されてい
る有機ポリマ層の上面に金属層を積層してからＣＭＰに
より研磨して上部配線を形成するとき、有機ポリマ層の
上面に無用な金属が残存しないので、この残存による不
良の発生を防止することができる。
は、バリア絶縁膜の上面に炭素含有シリコン酸化膜から
なる低誘電率層を積層し、この低誘電率層の上面をＣＭ
Ｐにより平坦化してから、この平坦化された低誘電率層
の上面に有機ポリマ層を積層することにより、下部層間
膜と下部配線との上面がＣＭＰなどにより平坦とならな
くとも、この上面に積層された低誘電率層と有機ポリマ
層との上面が平坦となるので、上部凹溝が形成されてい
る有機ポリマ層の上面に金属層を積層してからＣＭＰに
より研磨して上部配線を形成するとき、有機ポリマ層の
上面に無用な金属が残存しないので、この残存による不
良の発生を防止することができる。
【図１】本発明の集積回路装置の実施の一形態であるデ
ュアルダマシン回路の内部構造を示す縦断正面図であ
る。
ュアルダマシン回路の内部構造を示す縦断正面図であ
る。
【図２】集積回路装置の製造方法の一部を示す工程図で
ある。
ある。
【図３】集積回路装置の製造方法の一部を示す工程図で
ある。
ある。
【図４】集積回路装置の製造方法の一部を示す工程図で
ある。
ある。
【図５】集積回路装置の一従来例であるデュアルダマシ
ン回路の内部構造を示す縦断正面図である。
ン回路の内部構造を示す縦断正面図である。
２００ 集積回路装置であるデュアルダマシン回路
２０１ 下部層間膜
２０２ バリア絶縁膜
２０３ 有機ポリマ層
２０４ 低誘電率層
２１１ 下部凹溝
２１２ ヴィアホール
２１３ 上部凹溝
２２１ 下部配線
２２２ 接続配線
２２３ 上部配線
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F033 HH11 HH32 JJ01 JJ11 JJ32
KK11 KK32 MM01 MM02 MM12
MM13 NN06 NN07 PP15 PP27
PP28 PP33 QQ09 QQ12 QQ25
QQ28 QQ37 QQ48 QQ98 RR01
RR02 RR05 RR06 RR21 RR29
SS15 SS22 TT04 XX01 XX03
XX24
5F058 AA10 AC03 AC10 AF04 AG01
AH02
Claims (9)
- 【請求項１】 下部層間膜と、 この下部層間膜の上面から所定の深度まで形成されてい
る下部凹溝に埋設されている下部配線と、 この下部配線が埋設された前記下部層間膜の上面に積層
されているバリア絶縁膜と、 このバリア絶縁膜の上面に積層されているＣＨ系の有機
ポリマ層と、 この有機ポリマ層の上面に積層されておりＭＳＱ(Methy
l Silsesquioxane)とＨＳＱ(Hydrogen Silsesquioxane)
とＭＨＳＱ(Methyl Hydrogen Silsesquioxane)と炭素含
有シリコン酸化膜との一つからなる低誘電率層と、 この低誘電率層の上面から前記有機ポリマ層の上面まで
形成されている上部凹溝に埋設されている上部配線と、 前記上部凹溝の底面から前記下部配線の上面まで前記有
機ポリマ層と前記バリア絶縁膜とを貫通したヴィアホー
ルに埋設されている接続配線と、を少なくとも具備して
いる集積回路装置。 - 【請求項２】 下部層間膜と、 この下部層間膜の上面から所定の深度まで形成されてい
る下部凹溝に埋設されている下部配線と、 この下部配線が埋設された前記下部層間膜の上面に積層
されているバリア絶縁膜と、 このバリア絶縁膜の上面に積層されておりＭＳＱとＨＳ
ＱとＭＨＳＱと炭素含有シリコン酸化膜との一つからな
る低誘電率層と、 この低誘電率層の上面に積層されているＣＨ系の有機ポ
リマ層と、 この有機ポリマ層の上面から前記低誘電率層の上面まで
形成されている上部凹溝に埋設されている上部配線と、 前記上部凹溝の底面から前記下部配線の上面まで前記低
誘電率層と前記バリア絶縁膜とを貫通したヴィアホール
に埋設されている接続配線と、を少なくとも具備してい
る集積回路装置。 - 【請求項３】 前記有機ポリマ層が、ポリフェニレン、
ポリアリレン、ポリアリレンエーテル、ベンゾシクロブ
テン、の一つからなる請求項１または２に記載の集積回
路装置。 - 【請求項４】 前記低誘電率層と前記有機ポリマ層との
少なくとも一方がポーラス構造からなる請求項１ないし
３の何れか一項に記載の集積回路装置。 - 【請求項５】 前記下部配線と前記上部配線と前記接続
配線とがＣuからなる請求項１ないし４の何れか一項に
記載の集積回路装置。 - 【請求項６】 前記炭素含有シリコン酸化膜からなる前
記低誘電率層の上面がＣＭＰ(Chemical Mechanical Pol
ishing)により平坦化されている請求項２に記載の集積
回路装置。 - 【請求項７】 請求項１に記載の集積回路装置の製造方
法であって、 下部層間膜の上面から所定の深度まで形成した下部凹溝
に下部配線を埋設し、 この下部配線が埋設された前記下部層間膜の上面にバリ
ア絶縁膜を積層し、 このバリア絶縁膜の上面にＣＨ系の有機ポリマ層を積層
し、 この有機ポリマ層の上面にＭＳＱとＨＳＱとＭＨＳＱと
炭素含有シリコン酸化膜との一つからなる低誘電率層を
積層し、 この低誘電率層の上面から前記有機ポリマ層の上面まで
開口孔を形成し、 この開口孔の底面から前記バリア絶縁膜の上面まで前記
有機ポリマ層にヴィアホールを形成し、 このヴィアホールの位置で前記低誘電率層の上面から前
記有機ポリマ層の上面まで上部凹溝を形成し、 この上部凹溝の底面に開口した前記ヴィアホールを露出
した前記バリア絶縁膜の除去で前記下部配線の上面まで
貫通させ、 前記ヴィアホールと前記上部凹溝とに金属を一体に埋設
して接続配線と上部配線とを形成する製造方法。 - 【請求項８】 請求項２に記載の集積回路装置の製造方
法であって、 下部層間膜の上面から所定の深度まで形成した下部凹溝
に下部配線を埋設し、 この下部配線が埋設された前記下部層間膜の上面にバリ
ア絶縁膜を積層し、 このバリア絶縁膜の上面にＭＳＱとＨＳＱとＭＨＳＱと
炭素含有シリコン酸化膜との一つからなる低誘電率層を
積層し、 この低誘電率層の上面にＣＨ系の有機ポリマ層を積層
し、 この有機ポリマ層の上面から前記低誘電率層の上面まで
開口孔を形成し、 この開口孔の底面から前記バリア絶縁膜の上面まで前記
低誘電率層にヴィアホールを形成し、 このヴィアホールの位置で前記有機ポリマ層の上面から
前記低誘電率層の上面まで上部凹溝を形成し、 この上部凹溝の底面に開口した前記ヴィアホールを露出
した前記バリア絶縁膜の除去で前記下部配線の上面まで
貫通させ、 前記ヴィアホールと前記上部凹溝とに金属を一体に埋設
して接続配線と上部配線とを形成する製造方法。 - 【請求項９】 請求項６に記載の集積回路装置の製造方
法であって、 下部層間膜の上面から所定の深度まで形成した下部凹溝
に下部配線を埋設し、 この下部配線が埋設された前記下部層間膜の上面にバリ
ア絶縁膜を積層し、 このバリア絶縁膜の上面に炭素含有シリコン酸化膜から
なる低誘電率層を積層し、 この低誘電率層の上面をＣＭＰにより平坦化し、 この平坦化された低誘電率層の上面にＣＨ系の有機ポリ
マ層を積層し、 この有機ポリマ層の上面から前記低誘電率層の上面まで
開口孔を形成し、 この開口孔の底面から前記バリア絶縁膜の上面まで前記
低誘電率層にヴィアホールを形成し、 このヴィアホールの位置で前記有機ポリマ層の上面から
前記低誘電率層の上面まで上部凹溝を形成し、 この上部凹溝の底面に開口した前記ヴィアホールを露出
した前記バリア絶縁膜の除去で前記下部配線の上面まで
貫通させ、 前記ヴィアホールと前記上部凹溝とに金属を一体に埋設
して接続配線と上部配線とを形成する製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002171265A JP3924501B2 (ja) | 2001-06-25 | 2002-06-12 | 集積回路装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001191134 | 2001-06-25 | ||
| JP2001-191134 | 2001-06-25 | ||
| JP2002171265A JP3924501B2 (ja) | 2001-06-25 | 2002-06-12 | 集積回路装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003086679A true JP2003086679A (ja) | 2003-03-20 |
| JP3924501B2 JP3924501B2 (ja) | 2007-06-06 |
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ID=26617486
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002171265A Expired - Fee Related JP3924501B2 (ja) | 2001-06-25 | 2002-06-12 | 集積回路装置の製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3924501B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003110018A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Jsr Corp | 銅ダマシン構造の製造方法およびデュアルダマシン構造 |
| WO2005013356A1 (ja) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Nec Corporation | 溝配線を有する半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| JP2006024641A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR100685734B1 (ko) | 2005-06-07 | 2007-02-26 | 삼성전자주식회사 | 다공성 스핀 온 글래스 조성물, 이의 제조 방법 및 이를이용한 다공성 실리콘 산화막 제조 방법 |
| US7199044B2 (en) | 2003-06-18 | 2007-04-03 | Fujitsu Limited | Method for manufacturing semiconductor device |
-
2002
- 2002-06-12 JP JP2002171265A patent/JP3924501B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003110018A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Jsr Corp | 銅ダマシン構造の製造方法およびデュアルダマシン構造 |
| JP4513249B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2010-07-28 | Ｊｓｒ株式会社 | 銅ダマシン構造の製造方法 |
| US7199044B2 (en) | 2003-06-18 | 2007-04-03 | Fujitsu Limited | Method for manufacturing semiconductor device |
| WO2005013356A1 (ja) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Nec Corporation | 溝配線を有する半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| US7622808B2 (en) | 2003-07-18 | 2009-11-24 | Nec Corporation | Semiconductor device and having trench interconnection |
| JP2006024641A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR100685734B1 (ko) | 2005-06-07 | 2007-02-26 | 삼성전자주식회사 | 다공성 스핀 온 글래스 조성물, 이의 제조 방법 및 이를이용한 다공성 실리콘 산화막 제조 방법 |
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