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Timestamp: 2019-12-15 05:14:14
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JP2763023B2 - A method of manufacturing a semiconductor device - Google Patents
JP2763023B2
JP2763023B2 JP7328521A JP32852195A JP2763023B2 JP 2763023 B2 JP2763023 B2 JP 2763023B2 JP 7328521 A JP7328521 A JP 7328521A JP 32852195 A JP32852195 A JP 32852195A JP 2763023 B2 JP2763023 B2 JP 2763023B2
JP7328521A
JPH09172068A (en
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1998-06-11 Publication of JP2763023B2 publication Critical patent/JP2763023B2/en
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に同一層次の配線間に空間を有する半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to relates to a method of manufacturing a semiconductor device, a method of manufacturing a semiconductor device, in particular having a space between the same layer following lines.
【従来の技術】近年半導体装置において、高性能化のため多層配線化及び微細化が進んでいる。 In Recently semiconductor devices has advanced multilayer wiring and miniaturization for high performance. 最小加工寸法０．３μｍレベル以下の半導体装置にとって配線の寄生容量の増大は高速化にとって重大な問題である。 Increase in parasitic capacitance of the wiring for the minimum feature size 0.3μm below the level of the semiconductor device is a serious problem for high-speed. 同一層次の配線間容量は微細化に伴って増大するという重大な問題が起きてくる。 Same layer following inter-wire capacitance will come occur serious problem increases with miniaturization.
【０００３】そこで、従来は配線相互間の寄生容量を低減させるために、例えば、特開昭６３−３１３８９６号公報や特開平７−４５７０１号公報に記載されている様な配線間に空間のある半導体装置が提案されている。 [0003] Therefore, conventionally, in order to reduce the parasitic capacitance between the wirings cross, for example, a space between such lines are described in Japanese and Hei 7-45701 Patent Publication No. Sho 63-313896 semiconductor device has been proposed.
【０００４】まず、図５及び図６を参照して、特開昭６ [0004] First, with reference to FIGS. 5 and 6, JP 6
３−３１３８９６号公報に記載された、従来の配線間に空間のある半導体装置の製造方法（従来技術１）について説明する。 Described in 3-313896, JP-described conventional method of manufacturing a semiconductor device having the space between wires (prior art 1).
【０００５】まず、シリコン基板１６に層間絶縁膜のシリコン酸化膜を形成し、通常のリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、所定の位置に第１層配線支持部材１７をパターンする（図５（ａ）参照）。 [0005] First, a silicon substrate 16 to form a silicon oxide film of the interlayer insulating film, using conventional lithography and etching techniques, to pattern the first layer wiring support member 17 in a predetermined position (FIG. 5 (a )reference). 次に第１層間絶縁膜１８として、感光性ポリイミド有機物絶縁膜を塗布しプリベークした後、配線層間の第１層スルーホール１９部分及び第１層配線支持部材１７の上部を現像除去した後ポストベークする（図５（ｂ）参照）。 Next, as a first interlayer insulating film 18, prebaked coating a photosensitive polyimide organic insulating film, post-baking after the top of the first layer through-hole 19 portion and the first layer interconnection support member 17 of the wiring layers was developed and removed (refer to Figure 5 (b)). そして、第１層層間絶縁膜１８上の全面に無電解銅メッキで銅の薄膜を形成した後、フォトレジストをマスクとして電解銅メッキにより第１層配線２０を形成する（図５ Then, after forming a thin film of copper by electroless copper plating on the entire surface of the first layer interlayer insulating film 18 to form a first layer wiring 20 by electrolytic copper plating using a photoresist as a mask (FIG. 5
（ｃ）参照）。 (C) reference). 第１層配線支持部材１７を形成する工程と同様に、第１層配線２０の上の所定の位置及び形状で無機物絶縁材料からなる第２層配線支持部材２１を形成する（図５（ｄ）参照）。 Similar to the step of forming a first layer interconnection support member 17, forming the second layer wiring support member 21 made of an inorganic substance insulating material at a predetermined position and shape of the top of the first layer wiring 20 (FIG. 5 (d) reference). 図５（ｂ）と同様にして、第１層配線２０の上に第２層層間絶縁膜２２を形成し、第２層スルーホール２３と第２層配線支持部材２１の上部をエッチング除去する（図５（ｅ）参照）。 Figure 5 in the same manner as in (b), the second layer interlayer insulating film 22 is formed on the first layer wiring 20, and the second layer through-hole 23 of the upper portion of the second layer wiring support member 21 is removed by etching ( Figure 5 (e) reference). そして、第２層層間絶縁膜２２上に第２層配線２４を形成する（図５（ｆ）参照）。 Then, on the second layer interlayer insulating film 22 to form a second layer wiring 24 (see FIG. 5 (f)). これらの工程を繰り返し第３層配線２ Third layer wiring Repeat these steps 2
７から第４層配線３０を形成する（図６（ｇ）参照）。 7 to form a fourth layer wiring 30 (see FIG. 6 (g)).
最後に各層間絶縁層１８，２２，２６，２９をプラズマエッチング法あるいはヒドラジン等のエッチング液を用いたケミカルエッチング法により除去し、エアギャップ３１を利用したエアギャップ配線を形成する（図６ Finally, the interlayer insulating layers 18,22,26,29 are removed by plasma etching or chemical etching method using an etching solution such as hydrazine, to form the air gap interconnect using an air gap 31 (FIG. 6
（ｈ）参照）。 (H) reference).
【０００６】次に、図７を参照して、特開平７−４５７ [0006] Next, with reference to FIG. 7, JP-A-7-457
０１号公報に記載された、従来の配線間に空間のある半導体装置の製造方法（従来技術２）について説明する。 Described in 01 JP, a method of manufacturing a semiconductor device having the space between conventional wiring (prior art 2) will be described.
【０００７】まず、シリコン基板（図示せず）に層間絶縁膜の酸化シリコン膜１を形成し、通常のリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、コンタクト孔（図示せず）を形成する。 [0007] First, a silicon substrate (not shown) to form a silicon oxide film 1 of the interlayer insulating film, using conventional lithography and etching, to form contact holes (not shown). そして、図７（ａ）に示す様にスパッタリング技術を用いて第１層目のＡｌ配線２を形成する。 Then, a first layer of Al wiring 2 formed by a sputtering technique as shown in Figure 7 (a).
【０００８】次に、例えば回転塗布装置を用いて、半導体基板を冷却しながら、例えば氷膜３２の様な固体膜を形成する（図７（ｂ）参照）。 [0008] Next, for example, using a spin coater, while cooling the semiconductor substrate to form a solid film, such as for example ice film 32 (see FIG. 7 (b)). 次に、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法で第１層目のＡｌ配線２が露出するまで、 Then, until the chemical mechanical polishing (CMP) the Al wiring of the first layer in method 2 is exposed,
固体膜を研磨する（図７（ｃ）参照）。 Polishing the solid film (see FIG. 7 (c)). 次に、冷却プラズマＣＶＤ法を用いて低温で膜収縮率の大きな疎な酸化シリコン膜３４を形成する。 Next, at low temperature to form a large sparse silicon oxide film 34 of the film shrinkage with cooling plasma CVD method.
【０００９】その後、１００〜３００℃に加熱し配線間の固体膜を、疎な酸化シリコン系絶縁膜３４を通して、 [0009] Then, a solid film between wirings is heated to 100 to 300 ° C., through sparse silicon oxide insulating film 34,
蒸発させる（図７（ｄ）参照）。 Evaporation (see FIG. 7 (d)).
【００１０】そして、通常のプラズマＣＶＤ法を用いて、疎な酸化シリコン絶縁膜３４より熱処理による膜収縮の少ない密な酸化シリコン系絶縁膜６を形成する。 [0010] Then, by using the conventional plasma CVD method to form a sparse silicon oxide insulating film dense silicon oxide insulating film 6 less film shrinkage due to the heat treatment than 34. 次にスパッタリング法でＡｌ膜を形成し、通常のフォトリソグラフィー技術及びプラズマエッチング技術を用いて、第２層のＡｌ膜配線７を形成する（図７（ｅ）参照）。 Then Al film is formed by sputtering, using conventional photolithography and plasma etching techniques, to form an Al film wires 7 of the second layer (see FIG. 7 (e)).
【００１１】以上の様にして、配線間に空間５を形成することができる。 [0011] In the above manner, it is possible to form a space 5 between the wiring.
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置の製造方法では以下の問題点がある。 [Problems that the Invention is to Solve In the method of manufacturing the conventional semiconductor device has the following problems.
【００１３】まず、特開昭６３−３１３８９６号公報に記載されている従来技術１の場合、配線間は空気からなり配線間の容量は低減できるが、配線と一部の配線支持材しかないので機械的強度は弱く、後の工程で配線が倒れ、配線の断線やパーティクルの発生等の問題が生じる。 [0013] First, the prior art 1 described in JP-A-63-313896, the wiring between the capacitance between the wiring consists air can be reduced, since the wiring and only a part of the wiring support mechanical strength is weak, step wiring collapsed in the later problems such as occurrence of disconnection and particles of the wiring may occur. また、図６（ｈ）に示す様に層間膜をエッチング液を用いたケミカルエッチング法やドライエッチング法で除去しているのでエアギャップ形成後、その後のパッシベーション膜を形成するまでに、水や大気にさらされるので配線下層の酸化シリコン系絶縁膜の層間膜が水分を吸収し、配線の信頼性が劣化する等の問題が発生する。 Moreover, since the removed in the chemical etching or dry etching the interlayer film using an etchant as shown in FIG. 6 (h) after the air gap formed, before forming a subsequent passivation film, water and air an interlayer film of the wiring layer of the silicon oxide insulating film so exposed to absorb moisture, problems arise such as the reliability of the wiring is degraded.
また、図５及び図６で示す様に、絶縁物の配線支持材を用いるため、工程数が増え、かつ複雑になるという問題点もある。 Further, as shown in FIGS. 5 and 6, there is for using a wire support of the insulator increases the number of steps, and also disadvantageously complicated.
【００１４】また、特開平７−４５７０１号公報に記載されている従来技術２の場合、第１の配線層と第２の配線層との間には、疎な絶縁膜と密な絶縁膜があるので、 Further, the prior art 2 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-45701, between the first wiring layer and the second wiring layer, is sparse insulating film and dense insulating film because there,
機械的強度もあり、また空間形成後に配線層が直接大気にさらされることが配線の信頼性を劣化させることも無い。 There is also the mechanical strength, It is also not degrade the reliability of the wiring is the wiring layer after the space formation is exposed to the atmosphere directly. しかし、冷却プラズマＣＶＤ法を用いる等低温プロセスを行う必要があり、装置が複雑になったり、成膜速度の低下による処理能力が小さい、ウェハーの取り扱いが難しい等の問題があり、その結果生産性が悪いという欠点がある。 However, it is necessary to perform an equal low temperature process using a cooling plasma CVD method, apparatus or become complicated, less processing capacity caused by the decrease of the deposition rate, there is the handling of wafers is difficult problems such as, as a result productivity there is a drawback that it is bad.
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によれば、半導体基板上の所定の第１の絶縁膜の表面を選択的に被覆して同一層次の複数の配線を形成する工程と、 Means for Solving the Problems] According to the first aspect of the invention, the step of forming a plurality of wiring of the same layer next to selectively cover the surface of the predetermined first insulating film on a semiconductor substrate ,
有機樹脂膜を前記配線相互間に選択的に形成する工程と、前記配線と前記有機樹脂膜とを覆う有機ＳＯＧ膜を形成する工程と、前記有機ＳＯＧ膜に酸素プラズマ処理を行い疎な第２の絶縁膜を形成する工程と、前記疎な第２の絶縁膜を通して前記有機樹脂膜を除去し前記配線相互間に空間を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が得られる。 Selectively forming an organic resin film between the wiring mutually the wiring and the organic resin forming an organic SOG film covering the film, the organic SOG film subjected to oxygen plasma treatment sparse second resulting in forming an insulating film, a method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of forming a space between the wiring cross removing the organic resin film through the sparse second insulating film It is.
【００１６】請求項２記載の発明によれば、半導体基板上の所定の第１の絶縁膜の表面を選択的に被覆して同一層次の複数の配線を形成する工程と、前記配線の表面及び側面を少なくとも覆う保護膜を形成する工程と、 有機 According to the second aspect of the present invention, a step of forming a plurality of wiring of the same layer next to selectively cover the surface of the predetermined first insulating film on a semiconductor substrate, the surface of the wiring and forming at least covers the protective film side, organic
樹脂膜を前記保護膜で覆われた配線相互間に選択的に形<br/>成する工程と、前記保護膜で覆われた配線と前記有機樹脂膜とを覆う有機ＳＯＧ膜を形成する工程と、前記有機ＳＯＧ膜に酸素プラズマ処理を行い疎な第２の絶縁膜を形成する工程と、前記疎な第２の絶縁膜を通して前記有機樹脂膜を除去し前記配線相互間に空間を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が得られる。 Forming a step of selectively form <br/> forming a resin film between the wirings mutually covered with the protective film, an organic SOG film covering said organic resin film and the covered with a protective film wires When, to form the organic SOG film subjected to oxygen plasma treatment and forming a sparse second insulating film, the space between the wiring cross removing the organic resin film through the sparse second insulating film the method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step is obtained.
【００１７】請求項３記載の発明によれば、前記空間を形成した後、前記疎な第２の絶縁膜上に密な第３の絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法が得られる。 According to a third aspect of the present invention, after forming the space, according to claim, characterized in that it comprises a step of forming a dense third insulating film on the sparse second insulating film the method of manufacturing a semiconductor device 1 or claim 2, wherein is obtained.
【００１８】請求項４記載の発明によれば、前記有機樹脂膜を除去する工程から前記第３の絶縁膜を形成する工程までを同一の製造装置内で行うことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法が得られる。 According to the fourth aspect of the invention, in claim 3, characterized in that performing the step of removing the organic resin film to the step of forming the third insulating film in the same manufacturing apparatus the method of manufacturing a semiconductor device according to obtain.
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照して説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION the present invention will now be described with reference to the drawings. 図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態について製造工程に沿って説明するための工程順断面図である。 Figure 1 (a) ~ (e) are process sequence sectional views for explaining along manufacturing steps for the first embodiment of the present invention.
【００２０】まず、図１（ａ）に示す様に、通常の方法を用いることで、シリコン基板（図示せず）に半導体装置に構成するのに必要な諸部分例えば、トランジスタ等を形成後、ＣＶＤ法等を用いて酸化シリコン膜１（第１ [0020] First, as shown in FIG. 1 (a), by using conventional methods, for example, various parts necessary for constituting the semiconductor device on a silicon substrate (not shown), after forming a transistor, etc., by a CVD method such as a silicon oxide film 1 (the first
の絶縁膜）を２００〜８００ｎｍ程度形成する。 The insulating film) is formed to a thickness of about 200 to 800 nm. 次に通常のフォトリソグラフィ技術等を用いて、コンタクト孔（図示せず）を形成する。 Then using conventional photolithographic technique or the like, to form a contact hole (not shown). そして、スパッタリング技術を用いて、第１層目のＡｌ膜配線２を形成する。 Then, using a sputtering technique to form an Al film wires 2 of the first layer.
【００２１】次に、例えば回転塗布装置を用いて、図１ Next, for example, using a spin coater, Figure 1
（ｂ）に示す様に、有機樹脂膜、例えばポジ型レジストによく用いられるノボラック系樹脂のレジスト膜３を約０．５〜２μｍ程度形成する。 (B) a as shown, an organic resin film, for example, the positive resist novolak resist film 3 of the resin forming about 0.5~2μm used often. 有機樹脂膜としては、ネガ型レジストで用いられるイソプレンゴム系のレジストを用いても良いし、他の有機系の樹脂膜でも良い。 The organic resin film may be used resist isoprene rubber used in the negative resist may be a resin film of another organic. そして、通常の平行平板型のＲＩＥ装置を用いて、ＣＦ 4とＯ 2又はＣｌ 2 ＋Ｏ 2のガス系で、Ａｌ配線２が露出するまでレジスト膜３をエッチバックする（図１（ｃ）参照）。 Then, using conventional parallel plate type RIE apparatus, in CF 4 and O 2 or Cl 2 + O 2 gas system, Al wiring 2 a resist film 3 is etched back to expose (FIG. 1 (c) refer to ).
【００２２】引き続いて、回転塗布装置を用いて、通常の有機ＳＯＧ膜（第２の絶縁膜）４を２００〜５００ｎ [0022] Subsequently, by using a spin coater, conventional organic SOG film (second insulating film) 4 200~500n
ｍ成膜する。 m is formed. この後、必要に応じて通常の有機ＳＯＧ膜形成と同様に加熱して溶剤を蒸発させる。 Thereafter, by heating if necessary as with conventional organic SOG film to evaporate the solvent. 有機ＳＯＧ膜は、従来よく用いられているもので良い。 The organic SOG film may be those used conventionally well.
【００２３】そして、図１（ｄ）に示す様にＯ 2プラズマ処理で、いわゆるアッシングを行って、配線間のノボラック系樹脂のレジスト膜３を除去する。 [0023] Then, an O 2 plasma treatment as shown in FIG. 1 (d), by performing a so-called ashing, the resist film is removed 3 novolak resin between the wirings. この時Ｏ 2プラズマ処理を行うことで、有機ＳＯＧ膜４中の炭素が除去され疎な膜に変化して、その結果Ｏ 2プラズマが有機ＳＯＧ膜４中を通過してレジスト膜３を除去できるのである。 By performing this time the O 2 plasma treatment, changes in sparse film carbon is removed in the organic SOG film 4, a resist film 3 can be removed as a result O 2 plasma passes through the organic SOG film 4 Medium than is.
【００２４】そして、例えば膜収縮率の少ない密な酸化シリコン系絶縁膜６（第３の絶縁膜）を、図１（ｅ）に示す様に、２００〜１０００ｎｍ成膜する。 [0024] Then, for example, a film shrinkage rate less dense silicon oxide insulating film 6 (third insulating film), as shown in FIG. 1 (e), 200~1000nm deposition. 成膜方法として、シランと亜酸化窒素又はテトラエトキシシランと酸素を用いたプラズマＣＶＤ法がある。 As the film forming method, a plasma CVD method is using silane and nitrous oxide or tetraethoxysilane and oxygen. この様に形成される酸化シリコン系絶縁膜６は、９００℃の窒素雰囲気中の処理で膜厚の収縮率が３％以下の膜質を示す密な膜である。 Silicon oxide insulating film is formed in this manner. 6, the thickness of the shrinkage in the process in a nitrogen atmosphere at 900 ° C. is a dense film exhibiting less than 3% of the film quality. 次に、スパッタリング法を用いてＡｌ膜を０． Next, an Al film by sputtering 0.
３〜１μｍ成膜し、通常のフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて、第２層のＡｌ膜配線７ And 3~1μm deposition, using conventional photolithography and dry etching, Al film wires of the second layer 7
【００２５】以上説明した様に、本発明は、Ｏ 2プラズマ処理を行うことで有機ＳＯＧ膜４中の炭素を抜いて疎な膜として、その疎な有機ＳＯＧ膜４を通してＯ 2プラズマが侵入しレジスト膜３をアッシングして、配線間に空間５を形成するものである。 [0025] As described above, the present invention is, as sparse film by far the carbon in the organic SOG film 4 by performing an O 2 plasma treatment, the O 2 plasma can penetrate through the sparse organic SOG film 4 the resist film 3 by ashing, and forms a space 5 between the wires. 空間には固体が無いので比誘電率は約１であり、酸化シリコン系膜の約４に比較して、約１／４に低減される。 Since there is no solid in the space relative permittivity is about 1, compared to approximately 4 silicon oxide film is reduced to about 1/4.
【００２６】また、本発明は従来技術１の様に絶縁膜の配線支持材を用いないため、配線支持材を形成する工程が不要になる等、工程数を少なくできるという効果もある。 Further, since the present invention is not using a wiring support member of insulating film as in the prior art 1, such that the step of forming the wiring support member is not required, there is also an effect that the number of steps can be reduced. さらに、従来技術２の様に低温工程を用いる必要もなく、量産性が良いという効果がある。 Furthermore, it is not necessary to use a low-temperature process as in the prior art 2, mass productivity there is an effect that good.
【００２７】この様に、本発明は多層配線化を行っても配線間寄生容量の低減が可能であり、かつ機械的強度も充分にあり、従来より微細配線および多層配線に対応できる。 [0027] Thus, the present invention is capable of reducing inter-wiring parasitic capacitance even if the multi-layer wiring of, and mechanical strength is in sufficient, it corresponds to the conventional finer wires and multi-layer wiring.
【００２８】次に、第２の実施形態について説明する。 Next, a second embodiment will be described.
図２は、本発明の第２の実施形態を示す半導体装置の断面図である。 Figure 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing a second embodiment of the present invention. 本実施形態は、Ａｌ膜配線２及び７の周囲をそれぞれ窒化アルミニウム９ａ，９ｂで囲んだ構造である。 This embodiment, Al film wires 2 and 7 around the respective aluminum nitride 9a of a surrounded structure 9b. 窒化アルミニウム膜（保護膜）でＡｌ膜配線を囲むことで、大電流をＡｌ膜配線に流す場合のエレクトロマイグレーション等の耐性を上げ、配線の信頼性を第１ By surrounding the Al film wires aluminum nitride film (protective film), increase the resistance of the electromigration or the like when a large current to the Al film wires, the reliability of the wiring first
の実施形態より一層向上させたものである。 It is obtained by further improved than in the embodiment.
【００２９】本実施形態で、第１層目及び第２層目のＡ [0029] In this embodiment, the first layer and the second layer of A
ｌ膜配線２，７を形成後に、窒素またはアンモニアのプラズマ処理（いわゆるプラズマ窒化）でＡｌ膜配線２， l film wires 2,7 after the formation, Al film wires 2 in a nitrogen or ammonia plasma treatment (so-called plasma nitriding),
７の表面を窒化し、窒化アルミニウム膜９ａ，９ｂを１ 7 the surface of the nitrided aluminum nitride films 9a, 9b 1
〜５０ｎｍ形成するほかは、第１の実施形態と同様である。 In addition to ~50nm formation is the same as the first embodiment. プラズマ処理条件は、例えば、１３．５６ＭＨｚで３５０〜４５０℃である。 The plasma treatment conditions are, for example, 350 to 450 ° C. at 13.56 MHz. また、ランプアニーラー等を用いて、窒素又はアンモニア雰囲気中で、３００〜４５ Further, by using a lamp annealer, etc., in a nitrogen or ammonia atmosphere, 300-45
０℃に加熱することで、窒化アルミニウムを形成しても良い。 By heating to 0 ° C., it may be formed of aluminum nitride. また、保護膜としては、前述の窒化アルミニウム膜の代わりに、酸素雰囲気中で加熱することで、酸化アルミニウム膜を形成しても良い。 As the protective film, instead of the aforementioned aluminum nitride film, by heating in an oxygen atmosphere may be formed of aluminum oxide film.
【００３０】次に、第３の実施形態について説明する。 Next, a third embodiment will be described.
図３は、本発明の第３の実施形態を示す半導体装置の断面図である。 Figure 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. 本実施形態は、Ａｌ膜配線２及び７の周囲をそれぞれ酸化シリコン系絶縁膜１０ａ及び１０ｂ（保護膜）で囲んだ構造である。 This embodiment is an enclosed structure with an Al film wires 2 and 7, respectively silicon oxide insulating film 10a and 10b around the (protective film). シランと亜酸化窒素あるいはテトラエトキシシランと酸素を用いてプラズマＣＶＤ Plasma CVD using silane and nitrous oxide or tetraethoxysilane and oxygen
法で、酸化シリコン系絶縁膜１０ａ，１０ｂをそれぞれ５０〜２００ｎｍ形成することにより、Ａｌ膜配線の信頼性向上に効果があるが、Ａｌ膜配線間の間隔が小さくなると、第３の実施形態では配線間の空間５が酸化シリコン系絶縁膜で埋まるので、配線間の寄生容量低下の効果は減少している。 By law, a silicon oxide insulating film 10a, by 10b to each 50~200nm formation, is effective in improving the reliability of the Al film wires, the spacing between the Al film wires is reduced, in the third embodiment since the space 5 between the wires filled with silicon oxide insulating film, the effect of parasitic capacitance reduction between interconnects is reduced. 半導体装置によって、第２又は第３ The semiconductor device, the second or third
の実施形態を用いるかを自由に決めれば良い。 It may be determined whether to use the embodiments freely.
【００３１】なお、Ａｌ膜配線の周辺を囲む保護膜の種類を、第１層目は窒化アルミニウム膜、第２層目は酸化シリコン系絶縁膜と、各層ごとに変化させても良い。 It should be noted, the type of the protective membrane surrounding the periphery of the Al film wires, the first layer is an aluminum nitride film, the second layer is a silicon oxide insulating film, may be changed for each layer.
【００３２】次に本発明を実施するための半導体製造装置を図面を参照して説明する。 [0032] Next will be described a semiconductor manufacturing apparatus for carrying out the present invention with reference to the drawings. 図４は本発明を実施するために用いられる半導体製造装置の模式図である。 Figure 4 is a schematic diagram of a semiconductor manufacturing apparatus used to implement the present invention. この半導体製造装置は、例えば、第１の実施形態において、 The semiconductor manufacturing apparatus, for example, in the first embodiment,
Ｏ 2プラズマ処理する工程から密な絶縁膜を形成する工程までを同一装置内で行える様にしたものである。 From the O 2 plasma processing steps up to the step of forming a dense insulating film is obtained by the manner performed in the same apparatus.
【００３３】本装置は、ウェハーの出し入れ用インターロック室１１、Ｏ 2プラズマ処理室１３、密な絶縁膜形成用ＣＶＤ室１４、搬送ロボットのある移載室１２、及びバルブ１５−１〜１５−４から構成されている。 [0033] The device, out interlock chamber 11 of the wafer, O 2 plasma treatment chamber 13, a dense insulating film formation CVD chamber 14, transfer chamber 12 of the transfer robot and the valve, 15-1～15- It is composed of four.
【００３４】本装置を用いて本発明を実施する方法を以下に説明する。 The method of practicing the present invention will be described below with reference to [0034] the device. まず、第２の絶縁膜である有機ＳＯＧ膜を形成後、ウェハーをインターロック室１１に入れ、移載室１２を経由して、Ｏ 2プラズマ処理室１３に入れる。 First, after forming the organic SOG film is a second insulating film, placed wafer to interlock chamber 11, through the transfer chamber 12, placed in the O 2 plasma treatment chamber 13. 第１の実施形態で説明した様に、Ｏ 2プラズマ処理を行って有機樹脂膜のレジスト膜３を有機ＳＯＧ膜４を通して除去する。 As described in the first embodiment, the resist film 3 of the organic resin film is removed through the organic SOG film 4 by performing the O 2 plasma treatment. 次に、ウェハーを移載室１２を経由してＣＶＤ室１４に搬送し、第３の絶縁膜の密な酸化シリコン系絶縁膜６を形成する。 Then conveyed to a CVD chamber 14 through the transfer chamber 12 the wafer, a third insulating dense silicon oxide insulating film 6 of the film.
【００３５】以上の様に、同一製造装置内で一連の工程を行うことで、Ｏ 2プラズマ処理でレジスト除去後、大気や水分等が第１層目のＡｌ膜配線２表面に吸着するのを防止でき、再現性良く、信頼性の良い半導体装置が実現できる。 [0035] As described above, by performing a series of steps in the same manufacturing apparatus, after the resist is removed by O 2 plasma treatment, the air and moisture or the like to adsorb the Al film wires 2 surface of the first layer prevention can, with good reproducibility, can realize reliable good semiconductor device.
【００３６】以上の様に、本発明の実施形態を説明したが、配線材料として、Ａｌ以外に、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ、 [0036] As described above, it has been described embodiments of the present invention, as the wiring material, in addition to Al, Al-Cu-Si,
Ａｌ−ＣｕのＡｌ系の合金はいうまでもないが、Ｗ，Ｍ Al-based alloy of Al-Cu, not to mention, W, M
ｏ，Ｃｕ等の金属又は、シリサイド等の材料を用いても、本発明の効果は変わらない。 o, a metal such as Cu or even by using a material silicide, the effect of the present invention is not changed. また、例えばＴｉとＴ In addition, for example, Ti and T
ｉＮとＡｌからなる様な複数の配線材料から構成されている配線の場合でも本発明の効果は変わらない。 The effect of any invention of wirings and a plurality of wiring material such as made of iN and Al is not changed.
【００３７】また、実施形態では密な絶縁膜として酸化シリコン系絶縁膜で説明したが、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等の他の絶縁膜を用いても良い。 Further, although described in the silicon oxide insulating film as dense insulating film in embodiments, for example, a silicon nitride film, may be used other insulating film such as a silicon oxynitride film.
【００３８】なお、本発明の実施形態では、２層配線構造で説明したが、１層構造、２層以上の構造に本発明を用いても良い。 [0038] In the embodiment of the present invention has been described in the two-layer wiring structure, one-layer structure, it may be used the present invention into two or more layers.
【００３９】さらに、本発明による多層配線の機械的強度を上げるために、同一層次の配線間にダミーの配線を設けるのも自由である。 [0039] Further, in order to increase the mechanical strength of the multilayer wiring according to the present invention, it is also free to provide a dummy wiring between the same layers follows wiring.
【発明の効果】以上説明した様に本発明は、同一層次の配線間に空間を形成することにより、多層配線にしても、従来みられた機械的強度の弱さによる配線の倒れが発生するという問題点も解決できるという効果がある。 As described above, according to the present invention, by forming a space between the same layer following lines, even in the multi-layer wiring, collapse of the wiring due to the weakness of conventional Observed mechanical strength occurs there is an effect that can solve a problem in that.
また、従来みられた様に絶縁物の配線支持部材を形成する必要もなく、工程数を少なくできるという効果もある。 Moreover, there is no need to form a wiring support member of the conventional Observed insulator as, there is also an effect that the number of steps can be reduced. また、従来のように、エアギャップ形成後、大気や水分にさらされることもなく、配線の断絶等の問題もなくなり、多層配線の信頼性も向上るするという効果もある。 Also, as in the prior art, after the air gap formation, without being exposed to air and moisture, eliminates the discontinuity problems such as wiring, there is also an effect that Apply predicates improved reliability of the multilayer wiring.
【００４１】さらに、有機樹脂膜及び有機ＳＯＧ膜を用いることで、従来みられた様に０℃以下の低温に保つという様なプロセスマージンが少なく、かつ半導体装置の製造装置価格が高いという問題点も解決できるという効果がある。 [0041] Further, the organic resin film and the organic SOG film by using, fewer such process margin of keeping a low temperature of 0 ℃ or less as seen conventionally, and manufacturing equipment price problem of high point of the semiconductor device there is an effect that can also be solved.
【図１】本発明の第１の実施形態を説明するため（ａ） [1] for explaining a first embodiment of the present invention (a)
〜（ｅ）に分図して示す工程断面図である。 It is a process cross-sectional view showing a minute figure ~ (e).
【図２】本発明の第２の実施形態を説明するための半導体装置の断面図である。 It is a cross-sectional view of a semiconductor device illustrating a second embodiment of the present invention; FIG.
【図３】本発明の第３の実施形態を説明するための半導体装置の断面図である。 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device illustrating a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４の実施形態を説明するための半導体装置の製造装置の模式図である。 Is a schematic view of an apparatus for manufacturing a semiconductor device for explaining a fourth embodiment of the present invention; FIG.
【図５】従来技術１を説明するため（ａ）〜（ｆ）に分図して示す工程断面図である。 5 is a process sectional view illustrating partial diagram for explaining a conventional technology 1 (a) ~ (f).
【図６】従来技術１を説明するため（ｇ）〜（ｈ）に分図して示す工程断面図である。 6 is a process sectional view illustrating partial diagram for explaining a conventional technology 1 (g) ~ (h).
【図７】従来技術２を説明するため（ａ）〜（ｅ）に分図して示す工程断面図である。 7 is a process sectional view illustrating partial diagram for explaining a conventional technology 2 (a) ~ (e).
１ 酸化シリコン膜 ２ Ａｌ膜配線 ３ レジスト膜 ４ 有機ＳＯＧ膜 ４ａ 有機ＳＯＧ膜 ４ｂ 有機ＳＯＧ膜 ５ 空間 ６ 密な酸化シリコン系膜 ７ Ａｌ膜配線 ８ パッシベーション膜 ９ａ 窒化アルミニウム ９ｂ 窒化アルミニウム １０ａ 酸化シリコン系絶縁膜 １０ｂ 酸化シリコン系絶縁膜 １１ インターロック室 １２ 移載室 １３ Ｏ 2プラズマ処理室 １４ ＣＶＤ室 １６ シリコン基板 １７ 第１層配線支持部材 １８ 第１層層間絶縁膜 １９ 第１層スルーホール ２０ 第１層配線 ２１ 第２層配線支持部材 ２２ 第２層層間絶縁膜 ２３ 第２層スルーホール ２４ 第２層配線 ２５ 第３層配線支持部材 ２６ 第３層層間絶縁膜 ２７ 第３層配線 ２８ 第４層配線支持部材 ２９ 第４層層間絶縁膜 ３０ 第４層配線 ３１ エアギャップ ３２ 氷膜 ３３ 水蒸気 1 a silicon oxide film 2 Al film wires 3 resist film 4 organic SOG film 4a organic SOG film 4b organic SOG film 5 space 6 dense silicon oxide film 7 Al film wires 8 passivation film 9a aluminum nitride 9b aluminum nitride 10a silicon oxide insulating film 10b of silicon oxide-based insulating film 11 interlock chamber 12 transfer chamber 13 O 2 plasma treatment chamber 14 CVD chamber 16 a silicon substrate 17 first layer wiring support member 18 the first layer the first layer interlayer insulating film 19 through hole 20 first layer wiring 21 second layer interconnection support member 22 the second layer interlayer insulating film 23 and the second layer through hole 24 second-layer wiring 25 third layer wiring support member 26 third layer interlayer insulating film 27 third layer wiring 28 fourth layer wire support member 29 fourth layer interlayer insulating film 30 fourth layer wiring 31 an air gap 32 Korimaku 33 steam ３４ 疎な酸化シリコン系膜 34 sparse silicon oxide film
【請求項１】 半導体基板上の所定の第１の絶縁膜の表面を選択的に被覆して同一層次の複数の配線を形成する工程と、 有機樹脂膜を前記配線相互間に選択的に形成する工程と、前記配線と前記有機樹脂膜とを覆う有機ＳＯ 1. A selectively formed and forming a plurality of wiring of the same layer following the surface of the predetermined first insulating film on a semiconductor substrate by selectively coating an organic resin film between the wiring mutually a step of, organic SO covering the said organic resin film and the wiring
Ｇ膜を形成する工程と、前記有機ＳＯＧ膜に酸素プラズマ処理を行い疎な第２の絶縁膜を形成する工程と、前記疎な第２の絶縁膜を通して前記有機樹脂膜を除去し前記配線相互間に空間を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a G film, and forming the organic SOG film subjected to oxygen plasma treatment sparse second insulating film, the wiring cross removing the organic resin film through the sparse second insulating film the method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of forming a space between.
【請求項２】 半導体基板上の所定の第１の絶縁膜の表面を選択的に被覆して同一層次の複数の配線を形成する工程と、前記配線の表面及び側面を少なくとも覆う保護膜を形成する工程と、 有機樹脂膜を前記保護膜で覆われた配線相互間に選択的に形成する工程と、前記保護膜で覆われた配線と前記有機樹脂膜とを覆う有機ＳＯＧ膜を形成する工程と、前記有機ＳＯＧ膜に酸素プラズマ処理を行い疎な第２の絶縁膜を形成する工程と、前記疎な第２の絶縁膜を通して前記有機樹脂膜を除去し前記配線相互間に空間を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a plurality of wiring of the same layer next to selectively cover the wherein the surface of the predetermined first insulating film on a semiconductor substrate, a protective film covering at least a surface and a side surface of the wire forming forming a step, a step of selectively forming between wirings mutually covered with organic resin film in the protective film, an organic SOG film covering said covered with a protective layer wiring and said organic resin film When, to form the organic SOG film subjected to oxygen plasma treatment and forming a sparse second insulating film, the space between the wiring cross removing the organic resin film through the sparse second insulating film the method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step.
【請求項３】 前記空間を形成した後、前記疎な第２の絶縁膜上に密な第３の絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法。 After wherein forming said space, semiconductor according to claim 1 or claim 2 wherein further comprising the step of forming a dense third insulating film on the sparse second insulating film manufacturing method of the device.
【請求項４】 前記有機樹脂膜を除去する工程から前記第３の絶縁膜を形成する工程までを同一の製造装置内で行うことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。 4. The method according to claim 3, characterized in that performing the step of removing the organic resin film to the step of forming the third insulating film in the same manufacturing apparatus.
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