`
`出願 (1) ( 10-079371)(10.03.26) 記号 (7411290311) 出願種別(01 )新法
`公開
` ( )( ) 公開基準日 (10.03.26) 国内優先 (0)
`公告
` ( )( ) 優先 ( ) 他 国
`審判 ( )( )( ) 担当 ( )(
` )
`登録
` ( ) ( ) 異議 ( 0) 請求項数 ( 9) 出願料金( 21,000)
`公決
` (起 )(担 ) 文献 ( ) 新規性 (0) 菌寄託 (0) 公害 ( )
`査定 ( ) (起 )(担 ) 前置 ( ) 解除 ( )公序・要約(0)
` (発 )(官 ) 審査・評価請求( 0-2) 未請求(0) 自動起案( )
`最終
` (A11)(11.10.21)
`公開準備 (1) 早期審査 ( )
`変更先 (1)( 11-075519)(01 ) 審決 ( )( )
`
` 原出願( )( )( )種別( )
`期間延長 ( ) 最新起案日 ( )
`公表 ( ) ( ) 翻訳提出 ( )国際出願( )
`再公表 ( ) 国際公開 ( )
`
`公開IPC4 H01L 21/88 KFIC 指定分類IPC
`公告IPC
`名称
`配線構造体の形成方法
`出願人 代表( ) 種(2)コ-ド(000005821) 国(27) パナソニック株式会社 *
`大阪府門真市大字門真1006番地
`代理人 種(1)コ-ド(100077931) 前田 弘
`種(1)コ-ド( ) 小山 廣毅
`種(1)コ-ド(100107445) 小根田 一郎
`中間 (A63 )特許願 10.03.26( 21,000)完 (A96-1 )職権訂正10.04.01( )
`記録 (A84-1 )優先請求11.03.24( ) (A84-3 )優先請求11.07.21( )
` (A85-1 )交付請求12.11.21( ) (A86-1 )閲覧請求15.03.13( )
` (A86-1 )閲覧請求15.09.22( )
`新出願
`国内優先(先)
`国内優先(後) 1 11-075519(11.03.19) 1 2000-066163(12.03.10)
` 1 2000-066179(12.03.10)
`
`TSMC Exhibit 1013
`
`Page 1 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]特許願
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 1/ 2
`
`【書類名】
`
`特許願
`
`【整理番号】
`
`7411290311
`
`【提出日】
`
`【あて先】
`
`平成10年 3月26日
`
`特許庁長官 殿
`
`【国際特許分類】
`
`H01L 21/316
`
`【発明の名称】
`
`配線構造体の形成方法
`
`【請求項の数】
`
` 9
`
`【発明者】
`
`【住所又は居所】 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器産業株式
`
`会社内
`
`【氏名】
`
`青井 信雄
`
`【特許出願人】
`
`【識別番号】
`
`000005821
`
`【氏名又は名称】 松下電器産業株式会社
`
`【代理人】
`
`【識別番号】
`
`100077931
`
`【弁理士】
`
`【氏名又は名称】 前田 弘
`
`【選任した代理人】
`
`【識別番号】
`
`100094134
`
`【弁理士】
`
`【氏名又は名称】 小山 廣毅
`
`【選任した代理人】
`
`【識別番号】
`
`100107445
`
`【弁理士】
`
`【氏名又は名称】 小根田 一郎
`
`【手数料の表示】
`
`【予納台帳番号】 014409
`
`【納付金額】
`
` 21,000円
`
`Page 2 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]特許願
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 2/ 2
`
`【提出物件の目録】
`
`【物件名】
`
`明細書 1
`
`【物件名】
`
`図面 1
`
`【物件名】
`
`要約書 1
`
`【包括委任状番号】 9601026
`
`【プルーフの要否】
`
`要
`
`Page 3 of 65
`
`Page 3 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[§HEI] $10. 3.26
`[%3_:EéE.] Evfifiélflé
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 1/ 40
`k???
`~/1o—079371(1o. 3.26)
`Ea:
`1/
`40
`
`【書類名】
`($35355)
`
`明細書
`Evfifiélflé
`
`【発明の名称】 配線構造体の形成方法
`[%%®£%) Efi%fi¢®%mfi%
`
`【特許請求の範囲】
`[%%%i®fi@l
`
`【請求項1】 下層の金属配線の上に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、
`lfififill TE®§E%fi®iK%1®%%fi%%fi?6%1®IE&\
`
`前記第1の絶縁膜の上に該第1の絶縁膜と組成が異なる第2の絶縁膜を形成す
`%E%1@%%fi®iKfi%1®%%fi&mfiflfl@é%2®%%fi%%fif
`
`る第2の工程と、
`5%2®IE&\
`
`前記第2の絶縁膜の上に該第2の絶縁膜と組成が異なる第3の絶縁膜を形成す
`%E%2@%%fi®iKfi%2®%%fi&mfiflfl@é%3®%%fi%%fif
`
`る第3の工程と、
`5%3®IE&\
`
`前記第3の絶縁膜の上に導電性膜を形成する第4の工程と、
`%E%3®%%fi®iK§%fifi%%fi?6%4®IE&\
`
`前記導電性膜の上に、配線形成用開口部を有する第1のレジストパターンを形
`fifi%E%%'f$H%0>J:L:\
`fiE;‘f§'d1‘2EJZFFJF%I1%l3¥a”:7fifl‘E>% 1 0) 1/=/“x I~/<5?~‘/25:???
`
`成する第5の工程と、
`m¢a%5w:&a\
`
`前記導電性膜に対して前記第1のレジストパターンをマスクとしてエッチング
`%E§%fifiKfibT%E%1®VVxFN9~V%7x7<iy?Vf
`
`を行なって、前記導電性膜からなり配線形成用開口部を有するマスクパターンを
`%fi@oT\fifififififimak0%fi%mfi%m%%fifévx7N&~V%
`
`形成する第6の工程と、
`%fiT6%6®Ifi&\
`
`前記第3の絶縁膜の上に、コンタクトホール形成用開口部を有する第2のレジ
`%E%3®m%fi®:K\:V97%$~w%fifi%n%%Efé%2®vV
`
`ストパターンを形成する第7の工程と、
`x I‘/\"5’~‘/%?T3EJW‘E>%70)I3F§<‘:\
`
`前記第3の絶縁膜、第1のレジストパターン及び第2のレジストパターンに対
`%E%3®%%fi\%1®VVx¥N5~V&fi%2®VVxLfl§~VKfi
`
`するエッチングレートが高い一方、前記第2の絶縁膜に対するエッチングレート
`f6xy%yflv~%fl%w~fi\%E%2@%%EKflféiy?Viv~%
`
`が低いエッチング条件で、前記第3の絶縁膜に対してドライエッチングを行なう
`flfiWIy?Vf%#T\%E%3®%%fiKfiLTP§4ly?Vf%fi@5
`
`ことにより、前記第3の絶縁膜を該第3の絶縁膜にコンタクトホール形成用開口
`:&K;U\%E%3®%%E%§%3®%%fiK:y97%$~w%fifi%n
`
`部が形成されるようにパターン化すると共に、前記第1のレジストパターン及び
`%fl%fiém6i5KNfi~Vmf6&%K\%E%1®VVx%N5~V&U
`
`第2のレジストパターンを全面的に又は下部を残して除去する第8の工程と、
`%20>1/“/“X I~/*5?~—‘/7.5:/£‘fiEI’~JL:XciT%T‘|3’a”:53%L“C|$€??§fi‘E>%8 0):|:$§':E\
`
`前記第2の絶縁膜に対するエッチングレートが高い一方、前記第1の絶縁膜及
`%E%2®%%EKfifé:y?yiv~%fl%w~fi\%E%1®%%fi&
`
`び第3の絶縁膜に対するエッチングレートが低いエッチング条件で、前記第2の
`fi%3®%%EKfiféIy?yfv~%flfiw:y?yi%#T‘%E%2®
`
`絶縁膜に対してパターン化された前記第3の絶縁膜をマスクとしてドライエッチ
`%%fimflLfN§~Vménk%E%3wfififiévxa<P?4iy?
`
`ングを行なうことにより、前記第2の絶縁膜を該第2の絶縁膜にコンタクトホー
`yi%fi&5:&K;U\%E%2®%%fi%§%2®%%fiK:y§7%$~
`
`ル形成用開口部が形成されるようにパターン化する第9の工程と、
`W%fifi%Dflfl%fién6i5KN5~Vmf6%9®IE&\
`
`前記第1の絶縁膜及び第3の絶縁膜に対するエッチングレートが高い一方、前
`fififil®%%fi&@%3®%%EKfif6Iy?yfv~%fl%w/fl‘fl
`
`記マスクパターン及び第2の絶縁膜に対するエッチングレートが低いエッチング
`Evx9N9~V&@%2®%%EKfiféiy?Vfv~%flfiw:y?yi
`
`Page 4 of 65
`
`Page 4 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`Eéigififi]
`E93/fi’=H1%
`[§HEI] 3310.
`3. 26
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 2/ 40
`%%
`"10-079371(10.
`3. 26)
`E:
`W m
`
`条件で、前記第3の絶縁膜に対して前記マスクパターンをマスクとしてドライエ
`%#T‘%E%3®%%fiKflLT%EVX7N5~V%vx7<P?4i
`
`ッチングを行なうと共に前記第1の絶縁膜に対してパターン化された前記第2の
`y?yi%fi@5&%m%E%1@%%fimfiLfN&~Vménk%E%2®
`
`絶縁膜をマスクとしてドライエッチングを行なうことにより、前記第3の絶縁膜
`%%fi%VX7<P?4Iy?Vf%fi@5:&KiU\%E%3®%%fi
`
`に配線溝を形成すると共に前記第1の絶縁膜にコンタクトホールを形成する第1
`Kfifi%%%fif6&%K%E%1®%%fiK:y97%$~w%%fiTé%1
`
`0の工程と、
`0®IE&\
`
`前記配線溝及びコンタクトホールに金属膜を充填することにより、上層の金属
`%Efifi%&@:V57%$~wK§Efi%fiEf6:&K$0\iE®§E
`
`配線及び前記下層の金属配線と前記上層の金属配線とを接続するコンタクトを形
`fifi&WWETE®§EEfi&WEiE®§EEfi&%%fiTé3V57F%%
`
`成する第11の工程とを備えていることを特徴とする配線構造体の形成方法。
`fiféfil1®:E&%fizrw5:&%%@&¢é%fi%fi¢®%fifi%o
`
`【請求項2】 前記第10の工程と前記第11の工程との間に、前記第3の絶
`[%fi%2) %E%10®IE&%E%11®IE&®%K,%E%3®%
`
`縁膜における前記配線溝に露出している部分及び前記第1の絶縁膜における前記
`fifimfifiéfififififimfimLTwé%fi&U%E%1wfififimfifiéfifi
`
`コンタクトホールに露出している部分に金属膜からなる密着層を形成する工程を
`nyaa%$~wm%mLfw5%fim&EEmB@éfifigéfififélfié
`
`さらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の配線構造体の形成方法。
`éBmfizrw5:&%%@&f5%fi%1mEfi®mfi%fim®%mfi%o
`
`【請求項3】 前記第3の絶縁膜は有機成分を主成分とすることを特徴とする
`[%fi%3) %E%3@%%fimfi%fifi%$fi%&fé:&%%@&fé
`
`請求項1に記載の配線構造体の形成方法。
`%fi%1mEfi®mfi%fi¢®%mfi%o
`
`【請求項4】 前記第3の工程は、パーフルオロデカリンを含む反応性ガスを
`[%fiE4) %E%3®IEM\N~7wwn%wDy%§UEmfifix%
`
`用いるCVD法により前記第3の絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする
`%w5cVD%m;0%E%3@%%fi%%fi¢é:E%€U:&%%@&¢é
`
`請求項3に記載の配線構造体の形成方法。
`%fi%3mEfi®mfi%fi¢®%mfi%o
`
`【請求項5】 前記第1の絶縁膜は有機成分を主成分とすることを特徴とする
`lfififisl %E%1@%%fimfi%fifi%$fi%&fé:&%%@&fé
`
`請求項3に記載の配線構造体の形成方法。
`%fi%3mEfi®mfi%fi¢®%mfi%o
`
`【請求項6】 前記第10の工程と前記第11の工程との間に、前記第3の絶
`[%fi%6) %E%10®IE&%E%11®IE&®%K,%E%3®%
`
`縁膜における前記配線溝に露出している部分及び前記第1の絶縁膜における前記
`fifimfifiéfififififimfimLTwé%fi&U%E%1wfififimfifiéfifi
`
`コンタクトホールに露出している部分に、窒素を含有する反応性ガスを用いるプ
`3V57%$~WK%mLTw5%fiK\fiiéfifiiéfifififixéfiwéf
`
`ラズマ処理によって密着層を形成する工程をさらに備えていることを特徴とする
`§fvflfiK;oTfi%E%%fi?6IE%éBK%zTw6:&%%@&f6
`
`請求項5に記載の配線構造体の形成方法。
`%fi%5mEfi®mfi%fi¢®%mfi%o
`
`【請求項7】 前記第1の工程は、パーフルオロデカリンを含む反応性ガスを
`[%fi%7) %E%1®IEM\N~7wtm?fiUV%§UEEfifix%
`
`用いるCVD法により前記第3の絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする
`%w5cVD%m;0%E%3@%%fi%%fi¢é:E%€U:&%%@&¢é
`
`請求項3に記載の配線構造体の形成方法。
`%fi%3mEfi®mfi%fi¢®%mfi%o
`
`【請求項8】 下層の金属配線の上に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、
`[%fi%8l TE®&E%fi®im%1@%%fi%%fif5%1®:E&\
`
`前記第1の絶縁膜の上に該第1の絶縁膜と組成が異なる第2の絶縁膜を形成す
`%E%1@%%fi®:mfi%1@%%fi&mmflE@é%2®%%fi%%fif
`
`Page 5 of 65
`
`Page 5 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[§HEl] $10. 3.26
`Eéiiifi] E93/%’=H1%
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 3/ 40
`%%?¥
`‘*1o—o79371(1o. 3.26)
`Ei:
`W m
`
`る第2の工程と、
`5%2®IE&\
`
`前記第2の絶縁膜の上に該第2の絶縁膜と組成が異なる第3の絶縁膜を形成す
`%E%2@%%fi®:mfi%2@%%E&mmflE@5%3wmfifiéfifif
`
`る第3の工程と、
`5%3®IE&\
`
`前記第3の絶縁膜の上に導電性膜を形成する第4の工程と、
`fififis@%%fi®:mfi%fifi%%fl#6%4®:E&\
`
`前記導電性膜の上に、配線形成用開口部を有する第1のレジストパターンを形
`fifi%E%%'f$H%0>J:L:\
`fiE;‘f§'d1‘2EJZH%F%I1%l3¥a”:7fifl‘E>% 1 0>1/=/“x I~/<5?~‘/25:???
`
`成する第5の工程と、
`m¢a%5w:&a\
`
`前記導電性膜に対して前記第1のレジストパターンをマスクとしてエッチング
`%E§%fifiKfibT%E%1®VVxFN9~V%7x7<iy?Vf
`
`を行なって、前記導電性膜からなり配線形成用開口部を有するマスクパターンを
`%fi@oT\fifififififimem0%fi%fifi%n%%fi¢évx7N&~V%
`
`形成する第6の工程と、
`%fiT6%6®Ifi&\
`
`前記第3の絶縁膜の上に、コンタクトホール形成用開口部を有する第2のレジ
`%E%3®m%fi®:K\:V97%$~w%fifi%n%%Efé%2®vV
`
`ストパターンを形成する第7の工程と、
`x I‘/\"5’~‘/%?T3EJW‘E>%70)I3F§<‘:\
`
`前記第3の絶縁膜に対するエッチングレートが高い一方、前記第2の絶縁膜、
`%E%8®%%EKfiféIy?yfv~%fl%w~fi\%E%2@%%fi\
`
`第1のレジストパターン及び第2のレジストパターンに対するエッチングレート
`%1®vVx%N§~y&w%2®vVxLAy~yKfiféIy?yiv~L
`
`が低いエッチング条件で、前記第3の絶縁膜に対して前記第1のレジストパター
`flfiWIv?Vi%#T\%E%3®%%fiKfiLT%E%1®VVx¥N5~
`
`ン及び第2のレジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行なうことに
`V&fi%2®VVxFN§~V%Vx7<P?4Iy?Vi%fi@5:&K
`
`より、前記第3の絶縁膜を該第3の絶縁膜にコンタクトホール形成用開口部が形
`:0‘%E%3®%%fi%fi%3®%%fiK:y97%$~w%fifi%Dflfl%
`
`成されるようにパターン化する第8の工程と、
`fién6i5KN§~VmT6%8®IEk\
`
`前記第2の絶縁膜に対するエッチングレートが高い一方、前記第1の絶縁膜、
`%E%2®%%EKfiféiy%yfv~%fl%w~fi\%E%1@%%%\
`
`第3の絶縁膜、第1のレジストパターン及び第2のレジストパターンに対するエ
`%3®%%fi\%1®VVX%N§~V&W%2®VVxkN§~VKfif5i
`
`ッチングレートが低いエッチング条件で、前記第2の絶縁膜に対して前記第1の
`y?VfV~FflfiWiv?Vf%#T\%E%2®%%fiKflLT%E%1®
`
`レジストパターン及び第2のレジストパターンをマスクとしてドライエッチング
`VVX%N5~V&fi%2®VVx%N§~V%vx7£LTP?4Iy?Vf
`
`を行なうことにより、前記第2の絶縁膜を該第2の絶縁膜にコンタクトホール形
`%fi&5:&K;D\%E%2®%%fi%fi%2®%%fiK:V97%$~w%
`
`成用開口部が形成されるようにパターン化する第9の工程と、
`fifi%D%fi%fién6i5KN§~Vmf6%9®IE&\
`
`前記第1のレジストパターン及び第2のレジストパターンを除去する第10の
`fifiéflfil 031»/‘7< I~/\°5?-‘/&U“%2a>1/=/“x I~/\°5?~—‘/*.S:r%%i:3“<f>%"1 00)
`
`工程と、
`:E&\
`
`前記第1の絶縁膜及び第3の絶縁膜に対するエッチングレートが高い一方、前
`fififil®%%fi&w%3®%%EKfi¢éiy?yfv~%fi%w~fi\fl
`
`記マスクパターン及び第2の絶縁膜に対するエッチングレートが低いエッチング
`Evx9N9~V&@%2®%%EKfiféiy?Vfv~%flfiw:y?yi
`
`条件で、前記第3の絶縁膜に対して前記マスクパターンをマスクとしてドライエ
`%#T‘%E%3®%%fiKflLT%EVX7N5~V%vx7<P?4i
`
`ッチングを行なうと共に前記第1の絶縁膜に対してパターン化された前記第2の
`y?yi%fi@5&%m%E%1@%%fimfiLfN&~Vménk%E%2®
`
`Page 6 of 65
`
`Page 6 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 4/ 40
`
`絶縁膜をマスクとしてドライエッチングを行なうことにより、前記第3の絶縁膜
`
`に配線溝を形成すると共に前記第1の絶縁膜にコンタクトホールを形成する第1
`
`1の工程と、
`
`前記配線溝及びコンタクトホールに金属膜を充填することにより、上層の金属
`
`配線及び前記下層の金属配線と前記上層の金属配線とを接続するコンタクトを形
`
`成する第12の工程とを備えていることを特徴とする配線構造体の形成方法。
`
`【請求項9】 前記第3の絶縁膜は、シロキサン骨格を有する低誘電率SOG
`
`膜であることを特徴とする請求項8に記載の配線構造体の形成方法。
`
`【発明の詳細な説明】
`
`【0001】
`
`【発明の属する技術分野】
`
`本発明は半導体集積回路装置における配線構造体の形成方法に関する。
`
`【0002】
`
`【従来の技術】
`
`半導体集積回路の高集積化の進展に伴い、金属配線同士の間の寄生容量である
`
`配線間容量の増加に起因する配線遅延時間の増大が半導体集積回路の高性能化の
`
`妨げとなっている。配線遅延時間は金属配線の抵抗と配線間容量との積に比例す
`
`るいわゆるRC遅延と言われるものである。
`
`【0003】
`
`従って、配線遅延時間を低減するためには、金属配線の抵抗を小さくするか又
`
`は配線間容量を小さくすることが必要である。
`
`【0004】
`
`そこで、配線抵抗を小さくために、配線材料としてアルミ系合金に代えて銅を
`
`用いる半導体集積回路装置がIBM社やモトローラ社から報告されている。銅材
`
`料はアルミ系合金材料の3分の2程度の比抵抗を有しているため、配線材料とし
`
`て銅材料を用いると、アルミ系合金材料を用いる場合に比べて、単純に計算する
`
`と配線遅延時間が3分の2に減少するので、1.5倍の高速化を実現することが
`
`できる。
`
`Page 7 of 65
`
`Page 7 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 5/ 40
`
`【0005】
`
`しかしながら、半導体集積回路の高集積化がさらに進展すると、銅からなる金
`
`属配線を用いる場合でも、配線遅延時間の増大によって、高速化が限界に達する
`
`と懸念されている。また、配線材料としての銅は、金又は銀についで比抵抗が小
`
`さいので、銅からなる金属配線に代えて金又は銀からなる金属配線を用いても、
`
`配線抵抗の低減は(cid:19200)かなものである。
`
`【0006】
`
`このため、半導体集積回路の高集積化のためには、配線抵抗の低減と共に配線
`
`間容量の低減が重要になっており、配線間容量の低減のためには、層間絶縁膜の
`
`比誘電率を小さくすることが必要である。従来、層間絶縁膜としては、シリコン
`
`酸化膜が用いられているが、シリコン酸化膜の比誘電率は4~4.5程度であっ
`
`て、より高集積化された半導体集積回路における層間絶縁膜には採用し難いとい
`
`う問題がある。
`
`【0007】
`
`そこで、比誘電率がシリコン酸化膜よりも小さい層間絶縁膜として、フッ素添
`
`加シリコン酸化膜、低誘電率SOG膜及び有機高分子膜が提案されている。
`
`【0008】
`
`【発明が解決しようとする課題】
`
`ところで、フッ素添加シリコン酸化膜の比誘電率は3.3~3.7であって、
`
`従来のシリコン酸化膜に比べて2割程度小さいが、フッ素添加シリコン酸化膜は
`
`、吸湿性が高いので大気中の水分を吸収しやすい。このため、フッ素添加シリコ
`
`ン酸化膜が水分を吸収して、比誘電率の高いSiOHが膜中に取り込まれるので
`
`、フッ素添加シリコン酸化膜の比誘電率が増加したり、熱処理工程においてSi
`
`OHが反応してH2 Oガスを放出したりするという問題、及びフッ素添加シリコ
`
`ン酸化膜中に遊離しているフッ素が熱処理工程において表面に偏析し、偏析した
`
`フッ素が密着層としてのTiN膜のTi等と反応して剥がれやすいTiF膜を形
`
`成するという問題等があり、フッ素添加シリコン酸化膜は実用上の課題が多い。
`
`【0009】
`
`低誘電率SOG膜としては、HSQ(Hydrogen
`
`silsesquioxane:Si原子と
`
`Page 8 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[§HEI] $10. 3.26
`[%3_:EéE.] Evfifiélflé
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 6/ 40
`%%%¥
`**10—079371(10. 3.26)
`E3:
`6/
`40
`
`、O原子と、O原子の数の3分の2の数のH原子とからなる構造体)膜が検討さ
`\Ofi¥&\Ofi¥®fi®3fi®2®fi®Hfi¥&#B@6%fi¢)Eflfifié
`
`れているが、HSQ膜は、従来のシリコン酸化膜に比べて、水分放出量が多いの
`>h“C1z‘E>73§\ HSQHEKL T2E§l§0>“/U :1‘/fi&*4l:H%LCtI:«\““C\ 7k§3‘fi5IHfi%73§%1z‘0>
`
`で加工性が悪いという問題がある。HSQ膜は加工性が悪いためHSQ膜に埋め
`TmIfifi%w&w5%Efl&6oHSQfifimIfifl%wt®HSQ%Kflw
`
`込み配線を形成することは困難であるから、HSQ膜に金属配線を形成する場合
`fl&%fi%%fi?6:&fi@%T%6#E\HSQfiK§EEfi%%fi?6%%
`
`には金属膜がパターン化されてなる金属配線を用いる必要がある。
`L:ai<jé)EH%73§/\°5?~—‘/4|:é>¥LT7:cE><j%)EfiE;?§'<’.5:H%b\EauZ»£73§3%>Z>o
`
`【0010】
`[0010]
`
`また、HSQ膜は金属配線との密着性が低いので、金属配線との密着性を確保
`Eh‘HSQfifi§EEfi&®fi%fiflfiw®T\$EEfi&®fi%fi%%%
`
`するために金属配線との間に密着層としてのCVD酸化膜を形成する必要がある
`f6twm&EEfi&®%mfi%E&Lf®cVD%mfi%%fiféM£fi&é
`
`。ところが、金属配線の上にCVD酸化膜を形成すると、金属配線間に比誘電率
`0&:5fl\$EEfi®iKCVD@mfi%%fiT6&\$EEfi%Km%%$
`
`の大きいCVD酸化膜が存在するため、実質的な配線間容量はHSQ膜とCVD
`®fi%wCVD@mEfl#E?6kb\$E%@%fi%§%fiHSQfi&CVD
`
`酸化膜とから構成される直列容量になるので、HSQ膜を単体で用いた場合に比
`@mfi&m6%ménéfiW§%K@é®T\HsQfi%$¢T%wk%éKm
`
`べて配線間容量が大きくなってしまうという問題がある。
`NT%fi%§%flfi%<&oTLi5&w5%Efl&6o
`
`【0011】
`[0 0 1 1)
`
`有機高分子膜は、低誘電率SOG膜と同様、金属配線との密着性が低いので、
`fi%%fi¥fifi\fi%%$SOGfi&fi%\@EEfi&®fi%fiflfim®T\
`
`金属配線との間に密着層としてのCVD酸化膜を形成する必要がある。
`§E%fi&®%Kfi%E<®CVD@mfi%%fif6M%fl%6o
`
`【0012】
`[0012]
`
`また、有機高分子膜に対するエッチングレートが酸素プラズマによりレジスト
`ik\fi%%fi¥fiKfiféIy?Vfv~%fl%$73fvKiUvVx%
`
`パターンをアッシングする際のアッシングレートとほぼ等しいため、レジストパ
`/<5“-‘/’.a‘:7~‘/“/‘/7“fi‘<f>F4;'%‘§0>7~‘/“/‘/7“1/~* l~ J: b3cc$’;i‘%L1n7‘:b7’>\
`I/~‘/“X Iv?
`
`ターンをアッシングにより除去する際に有機高分子膜がダメージを受けるので、
`9~V%7yVViK;0%£f5%Kfi%%fi¥fifi¥%~V%§Hé®f\
`
`通常のレジストプロセスが使えないという問題がある。そこで、有機高分子膜の
`@%®vVx%7mtxflfii@w&w5%Efl&6o%:T\fi%%fi¥fi®
`
`上にCVD酸化膜を形成した後、該CVD酸化膜の上にレジスト膜を形成し、C
`iKCVD@mfi%%fiLk&\fiCVD@mfi®LKvVx%fi%%fib\C
`
`VD酸化膜をエッチングストッパー(保護膜)としてレジスト膜をエッチング加
`VDE£*4l:H%’i*:I:-/7*‘/7‘7< I~ ~‘//*~ (fiijéflfi) k L/C1/“/“X I~H%?a‘:I-/7*‘/7‘7JIJ
`
`工する方法が提案されている。
`Iféfififlfliénfwéo
`
`【0013】
`[0013]
`
`ところが、有機高分子膜の上にCVD酸化膜を形成する際、有機高分子膜の表
`&:6fl\fi%%fi¥fi®iKCVD%mfi%%fi?6%\F%%fi¥fi®%
`
`面が酸素を含む反応性ガスに曝されるため、有機高分子膜が酸素と反応して有機
`fifi%$%§UEmfifixm%énétw\fi%%%¥fifl@$&EmLffi%
`
`高分子膜中にカルボニル基やケトン基等の極性基が導入されるので、有機高分子
`%fi¥fi¢Kwwfi:w%%#%y%%®@fi%fl%Aémé®@\fi%%fi¥
`
`膜の比誘電率が増加してしまうという問題がある。
`H%0>tI:%3§%$73§tEJJ[II,T Li 5 3:1» 5 F'nEJ%§73§zl%>%’>o
`
`Page 9 of 65
`
`Page 9 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`Eéigififi]
`E93/fi’=H1%
`[§HEI] 3310.
`3. 26
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 7/ 40
`%%
`"10-079371(10.
`3. 26)
`E:
`7/
`40
`
`【0014】
`[0014]
`
`また、有機高分子膜に銅の埋め込み配線を形成する場合、有機高分子膜は金属
`it‘fi%%fi¥fiK%®@bfl&Efi%%fi¢é%%\fi%%fi¥Em§E
`
`配線との密着性が低いため、有機高分子膜に形成された配線用凹部の周面に例え
`%fi&®%%%fifiwtw\fi%%fi¥EK%mémt%fi%M%®EfimWz
`
`ばTiN等からなる密着層を形成する必要があるが、TiN膜は抵抗が高いため
`fiTiN%#B@6%%E%%fiT6%¥fi%6fl\TiNfififififl%wt®
`
`金属配線の有効断面積が減少してしまうので、銅からなる金属配線を用いて低抵
`§EEfi®fi%%fi%flM9LTLi5®T\%#B@6@EEfi%fiwTfifi
`
`抗化を図ったメリットが損なわれてしまうという問題がある。
`fim%EokxUy%flE&bmfLi5&w5%Efi&6o
`
`【0015】
`[0015]
`
`前記に鑑み、本発明は、通常のレジストプロセスを採用して、比誘電率が低い
`%EK%&\$%%fi\@%®vVx%7ntx%fi%LT\%%%$flfiw
`
`層間絶縁膜を形成できるようにすることを目的とする。
`E%%%fi%%fifi%é;5m¢é:a%H%&¢éo
`
`【0016】
`[0016]
`
`【課題を解決するための手段】
`[fiE%%%f6tb®$%l
`
`本発明に係る第1の配線構造体の形成方法は、下層の金属配線の上に第1の絶
`$%%m%é%1®%fi%fi¢®%fifi&fi\TE®&E%fi®:m%1®m
`
`縁膜を形成する第1の工程と、第1の絶縁膜の上に該第1の絶縁膜と組成が異な
`%fi%%flTé%1®IE&\%1®%%fi®:Kfi%1®%%fi&flflflfl&
`
`る第2の絶縁膜を形成する第2の工程と、第2の絶縁膜の上に該第2の絶縁膜と
`6%2®%%fi%%fiT6%2®IE&\%2®%%E®iKfi%2®%%fi&
`
`組成が異なる第3の絶縁膜を形成する第3の工程と、第3の絶縁膜の上に導電性
`mmflE&é%3®%%fi%%fiTé%3®IE&\%8®%%fi®:m§%fi
`
`膜を形成する第4の工程と、導電性膜の上に、配線形成用開口部を有する第1の
`fi%%mT6%4®IE&\%%fifi®:K\Efi%fifi%mfl%fif6%1®
`
`レジストパターンを形成する第5の工程と、導電性膜に対して第1のレジストパ
`1/=/“X I~/<5?~‘/>.a‘:ffZfiJZfl‘E>%5 0>I$%9:\ §%'f$H%c:>*<~1‘Lf%1 0>1/=/“x Iv?
`
`ターンをマスクとしてエッチングを行なって、導電性膜からなり配線形成用開口
`5~V%VX7<i7?V7%fi@oT\§%fifi#B@U%fi%WW%D
`
`部を有するマスクパターンを形成する第6の工程と、第3の絶縁膜の上に、コン
`fl%fi?6VX7N5~V%%fi?6%6®Ifik\%3®%%E®iK\3V
`
`タクトホール形成用開口部を有する第2のレジストパターンを形成する第7の工
`577 I~fl<~—/I/}FZEJZFFJFa'='?JIJ*E‘|3’.a”:7fifi‘%.’>%20>1/“/“/'4 l~/\°5’~‘/’a”:3T3EJZfi‘%.’>%70>I
`
`程と、第3の絶縁膜、第1のレジストパターン及び第2のレジストパターンに対
`fi&\%3®%%fi\%1®VVxFN§~V&fi%2®VVxLfl§~VKfi
`
`するエッチングレートが高い一方、第2の絶縁膜に対するエッチングレートが低
`féxy?yiv~%fl%w~fi\%2®%%EKfiféiy%Vfv~%flfi
`
`いエッチング条件で、第3の絶縁膜に対してドライエッチングを行なうことによ
`Wiy?V7%#T‘%3®%%fiKfiLTP§4iy?Vf%fi@5:&Ki
`
`り、第3の絶縁膜を該第3の絶縁膜にコンタクトホール形成用開口部が形成され
`U‘%3®%%E%§%3®%%fiK:y§7%$~w%fifi%nflfl%fién
`
`るようにパターン化すると共に、第1のレジストパターン及び第2のレジストパ
`6i5KN§~Vmf6&%K‘%1®vVx%N§~V&@%2®vVx%N
`
`ターンを全面的に又は下部を残して除去する第8の工程と、第2の絶縁膜に対す
`5~V%éfi%KXfiT%%%LT%£?6%8®IE&\%2®%%fiKfi?
`
`るエッチングレートが高い一方、第1の絶縁膜及び第3の絶縁膜に対するエッチ
`E>I“/3“/7“1/~ l~7f2‘>‘%‘1n~ji\ % 1 0>>’fi@fi’*%H%&U“%3 0>$@fi’%fl%LC>*<~1‘fi‘E>i“/3‘
`
`ングレートが低いエッチング条件で、第2の絶縁膜に対してパターン化された第
`VfV~FflfiWIv?Vf%#T\%2®%%fiKfiLTN5~Vméhk%
`
`3の絶縁膜をマスクとしてドライエッチングを行なうことにより、第2の絶縁膜
`3 0>fi‘~@fi’*%fl%’¢><77<7 J: I/C l~“§43‘—“/3"*‘/7“7.a”:fi7iC 5 : J: Lick 0 \ %2 0>$@fi’*%H%
`
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`
`Page 10 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[§HEI] $10. 3.26
`[%3_:EéE.] Evfifiélflé
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 8/ 40
`%%%¥
`**10—079371(10. 3.26)
`E3:
`8/
`40
`
`を該第2の絶縁膜にコンタクトホール形成用開口部が形成されるようにパターン
`%§%2®%%fiK:y§7%$~w%fifi%nflfl%Wéméi5Kfl§~y
`
`化する第9の工程と、第1の絶縁膜及び第3の絶縁膜に対するエッチングレート
`mf6%9®IE&\%1®%%fi&@%3®%%EKfif6Iy?VfV~¥
`
`が高い一方、マスクパターン及び第2の絶縁膜に対するエッチングレートが低い
`fl%w~fi\vx7N?~V&@%2®%%fiKfiféiy?Vfv~kflfiw
`
`エッチング条件で、第3の絶縁膜に対してマスクパターンをマスクとしてドライ
`iy?V7%#T\%3®%%fiKflLTVX7N5~V%VX7<P34
`
`エッチングを行なうと共に第1の絶縁膜に対してパターン化された第2の絶縁膜
`Iy?yi%fi@5&%m%1@%%fimfiL<N&~Vmént%2@%%fi
`
`をマスクとしてドライエッチングを行なうことにより、第3の絶縁膜に配線溝を
`’E'\7/'47 3: LT l~“?%I~‘/5°‘/7‘¥a’:fi7iC 5 : 3: Kat D \ %3 0>$@fi’*%H%L:fiE;’f§'<¥§’¢>
`
`形成すると共に第1の絶縁膜にコンタクトホールを形成する第10の工程と、配
`%fif6&%K%1®%%fiK:y§7%$~w%%fiTé%10®IE&\E
`
`線溝及びコンタクトホールに金属膜を充填することにより、上層の金属配線及び
`;’f§<?§&U<‘:1‘/577 I~fl<~—/1/c:%£)EH%’.a’:3‘EtEfl‘Z.5: &QCJ: 0‘ J:E0><jé)EfiE;’£§'<&U“
`
`下層の金属配線と上層の金属配線とを接続するコンタクトを形成する第11の工
`TE®§EEfi&LE®§E%fi&%%fi?6:V57F%%fi?6%11®I
`
`程とを備えている。
`E&%fizTwéo
`
`【0017】
`[001fl
`
`第1の配線構造体の形成方法によると、第8の工程において、第3の絶縁膜、
`%1®Efi%fi¢®%flfi&K;5&\%8®IEK3wT\%8®%%fi\
`
`第1のレジストパターン及び第2のレジストパターンに対するエッチングレート
`%1®vVx%N§~y&w%2®vVxLAy~yKfiféIy?yiv~L
`
`が高い一方、第2の絶縁膜に対するエッチングレートが低いエッチング条件で、
`fi%w~fi\%2®%%EKfiT6iy?yfv~%flfiwiy?Vf%#fi\
`
`第3の絶縁膜に対してドライエッチングを行なって、第3の絶縁膜をパターン化
`%3®%%fiKflLTP?4Iy?Vf%fi@oT\%3®%%fi%N5~Vk
`
`すると共に、第1のレジストパターン及び第2のレジストパターンを除去するた
`#6 &3/HECC\ %1 031»/‘7< I~/\°5?-‘/&U“%2a>1/=/“7< I~/<5?~‘/%:I%%£3“é7‘:
`
`め、第1のレジストパターン及び第2のレジストパターンを酸素プラズマを用い
`W‘%1®VVxkN§~V&@%2®VVxkN§~V%@$7§fv%fiw
`
`るアッシングにより除去する工程が不要になる。
`67yvyfK;D%£féIEfl$£K@6o
`
`【0018】
`[0018]
`
`また、第2の絶縁膜の組成と第3の絶縁膜の組成とが異なるため、第10の工
`ik\%2@%%fi®mm&%3®%%fi®mfi&flfl@étw\%10®I
`
`程において、第3の絶縁膜に対してマスクパターンをマスクとしてドライエッチ
`$§':CC311"’C\ $3 0>>’fi@fi’%H%L:;*<~1‘LT<7;<7/<5?~—‘/>&<77<7 5: LT l~“?4’i“/3‘
`
`ングを行なって配線溝を形成する際に、第2の絶縁膜をエッチングストッパーと
`‘/7“’.a‘:fi7‘oeo“CfiEz’f§‘<?§’¢‘*ff2EJZfi‘%'>Ff%‘§LC\ %20>$@fi’*%H%’.a‘::I:~‘/7*‘/7“7< I”//\°~<‘:
`
`して用いることができる。
`I/CFH1z\<5:<‘:7f2§’C‘%.<%.’>o
`
`【0019】
`[0019]
`
`第1の配線構造体の形成方法は、第10の工程と第11の工程との間に、第3
`%1®mfi%fim®%mfi&u\%10®:&&%11®:&&®%K\$3
`
`の絶縁膜における配線溝に露出している部分及び第1の絶縁膜におけるコンタク
`@%%fim£Hé%fi%m%mLfwé%fi&w%1wfififimfiwényaa
`
`トホールに露出している部分に金属膜からなる密着層を形成する工程をさらに備
`%$~wK%mLfw5%fiK§Efim5@éfi%E%%fif5IE%éamfi
`
`えていることが好ましい。
`zTw5:&fifliLwo
`
`Page 11 of 65
`
`Page 11 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[§HEI] $10. 3.26
`Eéigiééél waaemg
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 9/ 40
`%%%¥
`**10—079371(1o. 3.26)
`E3:
`9/
`40
`
`【0020】
`[0020]
`
`第1の配線構造体の形成方法において、第3の絶縁膜は有機成分を主成分とす
`%1®mfi%fi¢®%fifi&m3m<\%3@%%fimfi%fifi%$fi%&¢
`
`ることが好ましい。
`Z.3:}:7f2§!Z3‘i Una
`
`【0021】
`[002n
`
`この場合、第3の工程は、パーフルオロデカリンを含む反応性ガスを用いるC
`:®%é\%3®IEfi\N~7w%n?WUV%§UEEfifix%fiWéC
`
`VD法により第3の絶縁膜を形成する工程を含むことが好ましい。
`VD%m;0%3@%%fi%%fifé:E%€U:&flfiitwo
`
`【0022】
`[0022]
`
`また、この場合、第1の絶縁膜も有機成分を主成分とすることが好ましい。
`ik\:®%%\%1@%%fi%fi%fifi%$fifi&¢é:&fifiiLwo
`
`【0023】
`[0023]
`
`第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜が有機成分を主成分とする場合には、第10の
`%1®%%fi&fi%2®%%fiflfi%fifi%$fifi&¢é%éKfi\%10®
`
`工程と第11の工程との間に、第3の絶縁膜における配線溝に露出している部分
`I&&%11®IE&®%K\%3®%%fiK%U5%fi%K%mLrw5%fi
`
`及び第1の絶縁膜におけるコンタクトホールに露出している部分に、窒素を含有
`&0%1®%%fiK%Ué:y§7%$~wK%mLTwé%fiK\giéfifi
`
`する反応性ガスを用いるプラズマ処理によって密着層を形成する工程をさらに備
`féfimfifix%mw579fvflfim;offi%E%%fiféIE%éamfi
`
`えていることが好ましい。
`zTw5:&fifliLwo
`
`【0024】
`[0024]
`
`第1の絶縁膜が有機成分を主成分とする場合には、第1の工程は、パーフルオ
`%1®%%fiflfi%fifi%$mfi&¢é%éKm\%1®IEM\N~7w%
`
`ロデカリンを含む反応性ガスを用いるCVD法により第3の絶縁膜を形成する工
`nfwuy%§UEmfifix%mw5cVD%m;0%3@%%fi%%fiféI
`
`程を含むことが好ましい。
`&%§U:&flfiiLwO
`
`【0025】
`[0025]
`
`本発明に係る第2の配線構造体の形成方法は、下層の金属配線の上に第1の絶
`$%%m%6%2®mfi%fiW®%fifi&m\TE®&EEfi®:m%1@%
`
`縁膜を形成する第1の工程と、第1の絶縁膜の上に該第1の絶縁膜と組成が異な
`%fi%%fif6%1®IE&\%1®%%E®iKfi%1®%%E&flflflE&
`
`る第2の絶縁膜を形成する第2の工程と、第2の絶縁膜の上に該第2の絶縁膜と
`6%2®%%fi%%fi¢6%2®IE&\%2®%%E®iKfi%2®%%fi&
`
`組成が異なる第3の絶縁膜を形成する第3の工程と、第3の絶縁膜の上に導電性
`mmflfl&é%3®%%fi%%fif6%3®IE&‘%8®%%fi®:m§%fi
`
`膜を形成する第4の工程と、導電性膜の上に、配線形成用開口部を有する第1の
`fi%%fif5%4®IE&‘§%fifi®:m\Efi%mm%n%%fi¢6%1®
`
`レジストパターンを形成する第5の工程と、導電性膜に対して第1のレジストパ
`1/=/“X I~/<5?~‘/>.a‘:ffZfiJZfl‘E>%5 031%}; §%'f$H%c:>*<~1‘Lf%1 0>1/=/“x Iv?
`
`ターンをマスクとしてエッチングを行なって、導電性膜からなり配線形成用開口
`5~V%VX7<i7?V7%fi@oT\§%fifi#B@U%fi%WW%D
`
`部を有するマスクパターンを形成する第6の工程と、第3の絶縁膜の上に、コン
`%%fiT5?X7N5~V%%fi?6%6®IE&\%3®%%fi®iK\3V
`
`タクトホール形成用開口部を有する第2のレジストパターンを形成する第7の工
`577 I~fl?~—/I/3f3EJZFFJFa'='?JIJ%.“|3’.a”:7fifi‘%'>%20>1/“/“I4 I~/357*‘/’a”:3T2EJ‘Zfi‘%'>%70>I
`
`程と、第3の絶縁膜に対するエッチングレートが高い一方、第2の絶縁膜、第1
`E&\%3®%%EKfiféIy?yfv~%fl%w~fi\%2®%%fi\%1
`
`Page 12 of 65
`
`Page 12 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[§HEI] $10. 3.26
`[%3_:EéE.] Evfifiélflé
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 10/ 40
`k???
`~/1o—079371(1o. 3.26)
`E3:
`10/
`40
`
`のレジストパターン及び第2のレジストパターンに対するエッチングレートが低
`031/=/“x I~/\°5?~‘/&U“%2a>1/=/“x I~/\°5?~«‘/c:>*<~1‘3“E>I-/7*‘/7‘1/~— I~73§11;E
`
`いエッチング条件で、第3の絶縁膜に対して第1のレジストパターン及び第2の
`wIy?V7$#T\$3®%%fiKfibT$1®VVX%N§~V&@$2®
`
`レジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行なうことにより、第3の
`VVX¥N§~V%7X7<P?4ly?Vf%fi@5:&KiU\$30
`
`絶縁膜を該第3の絶縁膜にコンタクトホール形成用開口部が形成されるようにパ
`%%fi%fi$3®%%fim:y§7%$~w%fi$$m%fi%mén5i5KN
`
`ターン化する第8の工程と、第2の絶縁膜に対するエッチングレートが高い一方
`&~Vmfé$8®I&&\$2®%%EKfif6iy?yfv~%fi%w~fi
`
`、第1の絶縁膜、第3の絶縁膜、第1のレジストパターン及び第2のレジストパ
`\$1®%%$\$3®%%$\$1®vVx%N§~V&@$2®vVx%N
`
`ターンに対するエッチングレートが低いエッチング条件で、第2の絶縁膜に対し
`5*VKfif6Iy?VfV~FflfiWIy?Vf$#T‘$2®%%fiKfiL
`
`て第1のレジストパターン及び第2のレジストパターンをマスクとしてドライエ
`f$1®vVx%N9~y&@$2®vVx%N9~y%vx7kLTP34I
`
`ッチングを行なうことにより、第2の絶縁膜を該第2の絶縁膜にコンタクトホー
`7?V7%fi@5i&KiU\$2®%%fi%§$2®%%fiK:V57F$~
`
`ル形成用開口部が形成されるようにパターン化する第9の工程と、第1のレジス
`»%mm%n%w%mén5;5m»a~ym¢5%9®:&a‘%1®vVx
`
`トパターン及び第2のレジストパターンを除去する第10の工程と、第1の絶縁
`l~/<5?~‘/&U‘$2 031/=/“X I~/\°5?~—‘/%S:|3fi%£3“<f>$ 1 0 0>I$§';.J:\ $ 1 a>>’fi@fi’~%
`
`膜及び第3の絶縁膜に対するエッチングレートが高い一方、マスクパターン及び
`fi&U$8®%%fiKfiféIy?yfv~%fl%w~fi\vx7N5~V&U
`
`第2の絶縁膜に対するエッチングレートが低いエッチング条件で、第3の絶縁膜
`$2®%%fiKfi?6Iy?VfV~FflfiWIy?Vf$#T\$3®%%fi
`
`に対してマスクパターンをマスクとしてドライエッチングを行なうと共に第1の
`KflLTVX7N5~V%7X7<P?4Iy?Vf%fi@5&$K$1®
`
`絶縁膜に対してパターン化された第2の絶縁膜をマスクとしてドライエッチング
`%%fiKfiLfN&~Vménk$2wfififiévxa<P34Iy?yi
`
`を行なうことにより、第3の絶縁膜に配線溝を形成すると共に第1の絶縁膜にコ
`%fi&5:&K;U\$3®%%fiK%fi%%%fifé&%K$1mmfifimn
`
`ンタクトホールを形成する第11の工程と、配線溝及びコンタクトホールに金属
`‘/577 l~fl=~—/I/75:fF2EJZfi‘<f>$1 1 0>I$%<‘:\
`fiE;’f§<?§&U“:1‘/577 I‘fl<~/I/Llééfi
`
`膜を充填することにより、上層の金属配線及び下層の金属配線と上層の金属配線
`$%$$f6:&K$D\iE®@$Efi&fiTE®&$Efi&LE®@Efifi
`
`とを接続するコンタクトを形成する第12の工程とを備えている。
`&%%fifé:y§7%%%mfé$12®IE&%%zTwéo
`
`【0026】
`[0026]
`
`第2の配線構造体の形成方法によると、第10の工程において、第1のレジス
`$20>fiE;’f§<1‘§i‘£12i§0>fF2EJZj3¥£&CJ:%’> 3:‘ $1 00>I$%&:%1z‘“C\ $1 031/“/°/'4
`
`トパターン及び第2のレジストパターンを除去する際に、第1の絶縁膜及び第3
`l~/*5“-‘/£2U“$20>1/*/°/'< I‘/357*”/’.3:|3fi?j£3‘%’>F5%CC\ $1 0>$@fi’*%H%&U“$3
`
`の絶縁膜における第2の絶縁膜のコンタクトホール形成用開口部に露出している
`®%%fiK%Hé$2®%%fi®:y&7%$~w%fi$$n%K$mLTwé
`
`部分にダメージ層が形成されても、第11の工程において、第1の絶縁膜及び第
`%fimfix~VEfi%ménT%\$11®IEm£wf\$1m%%fi&w$
`
`3の絶縁膜に対するエッチングレートが高い一方、マスクパターン及び第2の絶
`8®%%EKfiféiy?yfv~%fl%w~fi\vX7N5~V&0$2®%
`
`縁膜に対するエッチングレートが低いエッチング条件で、第3の絶縁膜に対して
`%fiKfi?6Iy?VfV~FflfiWIv?Vf$#T\$3®%%fiKfiLT
`
`マスクパターンをマスクとしてドライエッチングを行なうと共に第1の絶縁膜に
`vx7N9~y%vxa&LfP?4Iy?yi%fi@5&%K$1@%%fiK
`
`対してパターン化された第2の絶縁膜をマスクとしてドライエッチングを行なっ
`fiLfN§~Vmént$2®%%fi%vx7<P?4iy?yf%fi&o
`
`て、第3の絶縁膜に配線溝を形成すると共に第1の絶縁膜にコンタクトホールを
`T‘$3®%%fiK%fi%%%fifé&%K$1wfififimnyai%$~w%
`
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`
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`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 11/ 40
`
`形成するため、第1の絶縁膜及び第3の絶縁膜に形成されているダメージ層は確
`
`実に除去される。
`
`【0027】
`
`第2の配線構造体の形成方法において、第3の絶縁膜は、シロキサン骨格を有
`
`する低誘電率SOG膜であることが好ましい。
`
`【0028】
`
`【発明の実施の形態】
`
`(第1の実施形態)
`
`以下、本発明の第1の実施形態に係る配線構造体の形成方法について、図1(
`
`a)~(c)、図2(a)~(c)及び図3(a)~(c)を参照しながら説明
`
`する。
`
`【0029】
`
`まず、図1(a)に示すように、半導体基板100上に形成された第1の金属
`
`配線101の上に、後に行なわれるエッチング工程において第1の金属配線10
`
`1を保護する例えば50nmの膜厚を有するシリコン窒化膜102を形成した後
`
`、該シリコン窒化膜102の上に、例えば1μmの膜厚を有すると共に有機成分
`
`を主成分とする第1の有機膜103を堆積する。次に、第1の有機膜103の上
`
`に、例えば50nmの膜厚を有すると共にシリコン酸化物中に有機成分を含有す
`
`る有機含有シリコン酸化膜104を堆積した後、該有機含有シリコン酸化膜10
`
`4の上に、例えば400nmの膜厚を有すると共に有機成分を主成分とする第2
`
`の有機膜105を堆積し、その後、該第2の有機膜105の上に例えば50nm
`
`の膜厚を有する窒化チタン膜106を堆積する。
`
`【0030】
`
`第1及び第2の有機膜103、105の堆積方法については、特に限定されな
`
`いが、例えばパーフルオロデカシンを主原料とする反応性ガスを用いるプラズマ
`
`CVD法が挙げられる。また、第1及び第2の有機膜103、105としては、
`
`プラズマCVD法、塗布法又は熱CVD法により形成された、炭化水素膜又はフ
`
`ッ素を含有する炭化水素膜を用いることができる。
`
`Page 14 of 65
`
`Page 14 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[§HEI] $10. 3.26
`[%3_:EéE.] Evfifiélflé
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 12/ 40
`k???
`~/1o—079371(1o. 3.26)
`E3:
`12/
`40
`
`【0031】
`[003n
`
`また、第1の有機膜103の堆積方法としては、例えばパーフルオロデカシン
`Eh‘%1®fi%fi103®%%fi&kLTfi\WifiN~7wffi?fiVV
`
`と、ヘキサメチルジシロキサン、アリルアルコキシシラン又はアルキルアルコキ
`&\~%#%?wVyn%#V\7Uw7w:%yy3yXm7w%w7w:%
`
`シシラン等の有機シランとを主原料とする反応性ガスを用いるプラズマCVD法
`vv?V%®fi%v?y&%$fifl&féEmfifix%mw57?XvcVD%
`
`でもよい。このようにすると、有機無機ハイブリッド膜が得られる。
`T”£>c.t1z\o :0); 5LCfi‘6<‘:\ 7fi1‘%‘§,fi1‘%‘§/\4’7“U ~‘/
`l~“H%7f2§1%B>h%’>o
`
`【0032】
`[0032]
`
`また、有機含有シリコン酸化膜104の堆積方法については、特に限定されな
`ik\fi%§fiyU:y@mE104®%%fi%mow<m\%mmEén&
`
`いが、例えばフェニルトリメトキシランを主原料とする反応性ガスを用いるCV
`wfi\Wzfi7I:w%U%%#y?y%$fifl&féEEfifix%mwéCV
`
`D法が挙げられる。このようにすると、シリコン酸化物中にシリコン原子と結合
`Dfifléfiaméo:®;5mfé&\vU:y%m%¢KvUnVfi¥&%%
`
`したフェニル基が取り込まれた構造を有する有機含有シリコン酸化膜104が得
`Lt7::w%fifi0flintfifiéfiféfifiéfivu:V@mfi104flfi
`
`られる。
`EH60
`
`【0033】
`[0033]
`
`次に、図1(b)に示すように、窒化チタン膜106の上に、リソグラフィ工
`mK\E1(b)Kfifi5K\%m?&yfi106®:m\Dyf574:
`
`程により配線溝形成用開口部を有する第1のレジストパターン107を形成した
`EK;0%fi%%fi%%D%%fi#5%1®VVX%N?~V107%%fibk
`
`後、該第1のレジストパターン107をマスクとして窒化チタン膜106に対し
`&\fi%1®vVx%N&~y107&vx7&L<%m?9yfi1o6mflL
`
`てドライエッチングを行なって、図1(c)に示すように、窒化チタン膜106
`TP§4i7?V7%fi@oT\H1(c)KfiTi5K\%M?§V%106
`
`からなるマスクパターン108を形成する。
`732>r57:eé<7;<7/<5?~—‘/1 0 8 éfiéfiliféo
`
`【0034】
`[0034]
`
`次に、第1のレジストパターン107を除去することなく、第2の有機膜10
`wk‘%1®vVx%N&~y107%%£fé:&@<\%2®fi%fi10
`
`5の上に、リソグラフィ工程によりコンタクトホール形成用開口部を有する第2
`5®iK\UVf574IEKi0:V57F$~w%fi%%Dfl%fi¢6%2
`
`のレジストパターン109を形成した後、第2の有機膜105に対してドライエ
`®VVxhN§~V109%%fiLk%\%2®fi%E105KfiLTP?4I
`
`ッチングを行なって、図2(a)に示すように、コンタクトホール形成用開口部
`7?V7%fi@oT\H2(a)KfiTi5K\3V57F$~W%WW%D%
`
`を有するパターン化された第2の有機膜105Aを形成する。この場合、第2の
`%fif6N9~Vmént%2@fi%E105A%%fi¢éo:®%é\%2®
`
`有機膜105と、第1のレジストパターン107及び第2のレジストパターン1
`fi%fi105&\%1®VVxFN§~V107&U%2®VVx%N§~V1
`
`09とは共に有機成分を主成分としているため、第2の有機膜105に対するエ
`09&fi#Kfi%fifi%$fifi<w6t®\%2®fi%E105Kfl¢6i
`
`ッチングレートと、第1及び第2のレジストパターン107、109に対するエ
`-/7“/7‘1/~ Hg %1&U‘%20>1/~/‘x L/ww‘/1 0 7‘
`1 0 9LC%]“§‘E)I
`
`ッチングレートとはほぼ等しいので、第2の有機膜105に対するドライエッチ
`y?yfv~%&fi&E%Lw®@\%2®fi%E105Kfi¢5P§4:y?
`
`ング工程により、第1のレジストパターン107及び第2のレジストパターン1
`‘/flficcot 0‘ $1 031/=/“X I~/\"5?~«‘/1 0 7&U‘%20>1/=/“x I~/<5?~—‘/1
`
`09は除去される。
`09m%£énéo
`
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`
`Page 15 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[§HEI] $10. 3.26
`[%3_:EéE.] Evfifiélflé
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 13/ 40
`k???
`~/1o—079371(1o. 3.26)
`E3:
`13/
`40
`
`【0035】
`[0035]
`
`尚、第2の有機膜105に対するドライエッチング工程において、第2のレジ
`H‘%2®fi%fi105Kfl?6P?4Iy?ViIEK£wf\%2®VV
`
`ストパターン109が残存しても差し支えない。その理由は、残存する第2のレ
`74 l~/*5’-‘/1 0 97f2§§3%Ta?L“C*b/%L3'Z/if£1z‘o 7c0>fiEmi\ $‘3%T¥fi‘E>%20>V
`
`ジストパターン109は、後に行なわれるパターン化された第2の有機膜105
`“/“X %/<5?~—‘/1 0 9&1‘ ?£éc:fi7‘oe21o>rL<5/<5?~—‘/4I:é>rL7‘:§‘1%2a>7fi$%éH%1 0 5
`
`Aに配線溝111を形成する工程(図2(c)を参照)において除去されるから
`AKfifi%111%%fif6IE(E2(c)%£%)K%wT%£én6#B
`
`である。
`Théo
`
`【0036】
`[0036]
`
`次に、パターン化された第2の有機膜105Aをマスクとして有機含有シリコ
`mm‘N&~ymémt%2®fi%fi105A%vx7&Lffi%§fivU:
`
`ン酸化膜104に対してドライエッチングを行なって、図2(b)に示すように
`Vfimfil04KfiLTP?4iy?Vf%fi&of\H2(b)Kfifi5K
`
`、コンタクトホール形成用開口部を有するパターン化された有機含有シリコン酸
`\nyaa%$~w%mfi%n%%fiféN5~Vméntfi%§fivUnyfi
`
`化膜104Aを形成する。このドライエッチング工程は、有機含有シリコン酸化
`kfi104A%%fi?6o:®F§4ly?V7IEfi\fi%§fiVU3V@k
`
`膜104に対するエッチングレートがパターン化された第2の有機膜105Aに
`HE1 0 4c:>*<~1‘3“E>I-/7*‘/7‘1/~— M3§2<5?~—‘/4I:é>h7‘:§‘1§2a>fl%§H%1 0 5Ac:
`
`対するエッチングレートよりも大きくなるようなエッチング条件を選択すること
`>*<~fi‘E>:I:~y?"‘/7“1/- ht 0 Ybjti? < 7ZeE>ck 5 7‘£I~‘/3*‘/7“%%15F’.a’:i§¥)H‘é: J:
`
`により、パターン化された第2の有機膜105Aがエッチングされる事態を防止
`Rib‘N9~Vméhk%2®fi%E105Afliy?Viém6$%%%m
`
`する。
`#60
`
`【0037】
`[003fl
`
`次に、マスクパターン108をマスクとしてパターン化された第2の有機膜1
`WK‘Vx7N5~V108%?X7<N5~Vméhk%2®fi%fi1
`
`05Aに対し、またパターン化された有機含有シリコン酸化膜104Aをマスク
`05AKfib\itN5~Vméhkfi%§fiVU3V@mfi104A%VX7
`
`として第1の有機膜103に対してそれぞれドライエッチングを行なって、図2
`<%1®fi%E103KflLT%fl?flP34lv?Vf%fi@of\H2
`
`(c)に示すように、パターン化された第2の有機膜105Aに配線溝111を
`(C)Kfifi5K\N9~Vméht%2®fi%E105AKfifi%111%
`
`形成すると共に、コンタクトホール110を有するパターン化された第1の有機
`%fifé&%K\:V57%$~w110%fif6N&~Vmént%1®fi%
`
`膜103Aを形成する。
`fi103A%%fi¢6o
`
`【0038】
`[0038]
`
`次に、パターン化された有機含有シリコン酸化膜104Aをマスクとしてシリ
`flu‘N9~Vméhkfi%§fiVU:V@kfi104A%vx7<VU
`
`コン窒化膜102に対してドライエッチングを行なって、図3(a)に示すよう
`flyfimfilO2KflLTP§4i7?V7%fi@oT\H3(a)KfiTi5
`
`に、パターン化されたシリコン窒化膜102Aを形成すると共に、第1の金属配
`cc‘ »<5?~—‘/4I:é>m‘:=/U :1‘/%4I:H%1 0 2A%ff2fiJZ3“<3 atcc‘ E4151 0><i>)Efia
`
`線101をコンタクトホール110に露出させる。
`fi101%:V57%$~w110K%méfi5o
`
`【0039】
`[0039]
`
`次に、図3(b)に示すように、コンタクトホール110及び配線溝111の
`&m\E3(b)mfifi5m\:y§7%m~w110&w%fi%111®
`
`Page 16 of 65
`
`Page 16 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[§HEI] $10. 3.26
`[%3_:EéE.] Evfifiélflé
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 14/ 40
`k???
`~/1o—079371(1o. 3.26)
`E3:
`14/
`40
`
`壁面に例えば50nmの膜厚を有する窒化チタンからなる密着層112を堆積し
`Efimwzfis0nm®fiE%fi¢6%m?&ymB@éfi%E112%%%L
`
`た後、コンタクトホール110及び配線溝111が埋まるように全面に亘って金
`kfix:y§7%$~w110&U%fi%111flfii5i5méfimEoT@
`
`属膜113を堆積する。金属膜113の組成は特に限定されず、銅、アルミニウ
`Efi113%%%féo$Efi113®mfifi%K@Eénf\%\7&3:
`
`ム、金、銀、ニッケル、コバルト、タングステン又はこれらの合金等を用いるこ
`A\$\fi\:y#W\:Nw%\9yfx?VXfi:nB®é§%%fiw5:
`
`とができると共に、金属膜113の堆積方法も特に限定されず、メッキ法、CV
`&flT%6&%K\@Efi113®%%fi%%%K@Eéflf\fy%%\CV
`
`D法又はスパッタ法等を用いることができる。
`D¥£Xli7</V‘/5’¥£’;i%’.5:FFJb‘Za : J: 73§’C‘%% E30
`
`【0040】
`[0040]
`
`次に、図3(c)に示すように、パターン化された第2の有機膜105Aの上
`mK\E3(c)K%fi5m\N5~Vmént%2®fi%fi105A®:
`
`に堆積されている、密着層112、金属膜113及びマスクパターン108を例
`K%%$hTw5\fi%E112\$Efi113&Wvx7N5~V108%W
`
`えばCMP法により除去して、金属膜113からなる第2の金属配線114、及
`ifiCMP%KiU%£LT\$Efi113#B@6%2®$EEfi114\&
`
`び第1の金属配線101と第2の金属配線114とを接続する金属膜113から
`w%1®&EEfi101&%2®&E%fi114&%%fifé@EE113#B
`
`なるコンタクト115を形成する。
`@é:y§7%115%%m¢éo
`
`【0041】
`[0041]
`
`尚、第2の金属配線114の上に、前述した工程と同様の工程を行なうことに
`fi\%2®§EEfi114®iK\%fiLtIE£fi%®IE%fi&5:&K
`
`より、多層配線構造を形成することができる。
`;0\%EEfi%fi%%flfé:&fl@%6o
`
`【0042】
`[0042]
`
`第1の実施形態によると、有機含有シリコン酸化膜104は、フェニルトリメ
`%1®£%%%K;5&\fi%§fivU:V@mfi104m\7::w%Ux
`
`トキシシランを主原料とする反応性ガスを用いるCVD法により形成された膜で
`%#yy3y%$fifl&féfimfifix%mwécVD%m;Ufiméntfifi
`
`あるため、シリコン酸化物中にシリコン原子と結合したフェニル基(有機基)が
`&6tw\VD:V@m%¢KVUnVfi¥&%%Lt7;:w%(fififi)fl
`
`取り込まれた構造を有している。従って、従来のCVD酸化膜と同程度に良好な
`fi0fliflfi%fi%fiLTw6o%oT\%%®CVD@mfi&fiEEKEfi&
`
`加工性及びHSQ膜と同程度に低い比誘電率を有していると共に、有機膜、酸化
`MIfi&UHSQfi&fiEEKfiw%%%$%fiLTwé&%K\fi%fi\fit
`
`膜及び金属膜に対する高い密着性を有している。
`fi&U§EfiKfiTé%wfi%%%fiLfwéo
`
`【0043】
`[0043]
`
`また、窒化チタン膜106からなるマスクパターン108を形成した後、第1
`ik\%m?9yfi106mB@5vx7N&~y108%%mLk%\$1
`
`のレジストパターン107を除去することなく第2のレジストパターン109を
`®vVxkN§~y107%%£fé:&@<%2®vVx%N9~V109%
`
`形成すると共に、第2の有機膜105に対するドライエッチング工程により、第
`%fif6&%K‘%2®fi%E105Kfl¢6P?4iy?VfIEKi0\%
`
`1のレジストパターン107及び第2のレジストパターン109を除去するため
`1®vVx%N&~y107&w%2®vVx%N5~y109%%£f6tw
`
`、第1のレジストパターン107及び第2のレジストパターン109を酸素プラ
`\%1®VVXFN9~V1O7&W%2®VVx%N§~V109%@$7?
`
`ズマを用いるアッシングにより除去する工程が不要になるので、レジストパター
`7<“<7%FFJ1«\<37’ -/“/‘/7“c:c.t 0 |3é%£3“éI$§73§Z<£c:7:cé0>f\ 1/=/“x l~/W~—
`
`Page 17 of 65
`
`Page 17 of 65
`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[§HEI] $10. 3.26
`[%3_:EéE.] Evfifiélflé
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 15/ 40
`k???
`~/1o—079371(1o. 3.26)
`E3:
`15/
`40
`
`ンをアッシングにより除去する際に第2の有機膜105がダメージを受ける事態
`V%7yvVfK;0%£fé%K%2®fi%fi105flfi%~V%§Hé$%
`
`を回避することができる。従って、層間絶縁膜として比誘電率が低い第2の有機
`%EfiT6:&flT%6o%oT\E%%%fi<%%%$flfiw%2®fi%
`
`膜105を用いるにも拘わらず、通常のレジストプロセスを採用することが可能
`fi105%mw5m%mb6f\@%®vVx%7ntx%fim¢é:&flfl%
`
`になる。
`Kkéo
`
`【0044】
`[0044]
`
`また、マスクパターン108をマスクとしパターン化された有機含有シリコン
`Eh‘vx7N5~V108%vx7&LN§~Vméhkfi%§fiVUfiV
`
`酸化膜104Aをエッチングストッパーとして、パターン化された第2の有機膜
`@mfi104A%:y?yix%yN~&L<‘N&~ymént%2@fi%%
`
`105Aに対してドライエッチングを行なって配線溝111を形成するため、配
`105AKflLTP§4Iy?Vf%fi&oTfifi%111%%fi?6tw\E
`
`線溝111の深さは第2の有機膜105の膜厚と一致するので、配線溝111の
`fi%111®%ém%2®fi%E105®fiE&~fi¢é®C\%fi%111®
`
`深さを自己整合的に規定することができる。
`%é%EE%é%mfiEfé:&flC%5o
`
`【0045】
`[0045]
`
`以下、第2のレジストパターン109が第1のレジストパターン107に対し
`Q?‘%2®vVx%N&~y109fl%1®vVxLAywy107K%L
`
`て位置ずれを起こした場合の問題点及びその場合の解決策について説明する。
`Tmfifnéfl:Lt%é®%Efi&w%®%é®%%%mowffi%#éo
`
`【0046】
`[0046]
`
`まず、第2のレジストパターン109が位置ずれを起こした場合の問題点につ
`if‘%2®vVx%N9~y109fimEfm%fi:Lt%é®%EfiKo
`
`いて、図4(a)~(c)、図5(a)~(c)及び図6(a)~(c)を参照
`1z\“C\ 4 (a) N (C) \ 5 (a) N (C) &U“6 (a) N (C)
`
`しながら説明する。
`Lkflafififéo
`
`【0047】
`[0047]
`
`第1の実施形態と同様、図4(a)に示すように、半導体基板100上に形成
`%1®$%%%&W%\E4(a)KfiTi5K\¥§W%fi100iK%fi
`
`された第1の金属配線101の上に例えば50nmの膜厚を有するシリコン窒化
`émt%1®&E%fi101®:mWzfi50nm®fiE%fifévU:y%m
`
`膜102を形成した後、該シリコン窒化膜102の上に、例えば1μmの膜厚を
`fi102%%mLk&\&vU:y%mfi102®:m\Wzfi1Mm®fiE%
`
`有すると共に有機成分を主成分とする第1の有機膜103を堆積する。
`fifé&%Kfi%fifi%$m%&fé%1@fi%fi1o3%%%#éo
`
`【0048】
`[0048]
`
`次に、第1の有機膜103の上に、例えば50nmの膜厚を有すると共にシリ
`WK‘%1®fi%fi103®LK\Wifi50nm®fiE%fiT6&%KVU
`
`コン酸化物中に有機成分を含有する有機含有シリコン酸化膜104を堆積した後
`:y@m%¢mfi%fifi%§fi#éfi%§fiyU:V@mfi104%%%Lt%
`
`、該有機含有シリコン酸化膜104の上に、例えば400nmの膜厚を有すると
`\§fi%§fiVU3V@mE1O4®iK\W%@4OOnm®fiE%fiT5&
`
`共に有機成分を主成分とする第2の有機膜105を堆積し、その後、第2の有機
`%Kfi%mfi%$fi%&fé%2®fi%fi105%%%b\%®%\%2®fi%
`
`膜105の上に例えば50nmの膜厚を有する窒化チタン膜106を堆積する。
`E10swimwzfis0nm®fi§%fi¢é%m?&yfi1oaéfififéo
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`
`
`
`[受付日]平10. 3.26
`[書類名]明細書
`[§HEI] $10. 3.26
`[%3_:EéE.] Evfifiélflé
`[特許]平10-079371(10. 3.26) 頁: 16/ 40
`k???
`~/1o—079371(1o. 3.26)
`E3:
`16/
`40
`
`【0049】
`[0049]
`
`次に、図4(b)に示すように、窒化チタン膜106の上に、配線溝形成用開
`&K\E4(b)Kfif;5K\%m?&yfi106®:m\%fi%%m%%
`
`口部を有する第1のレジストパターン107を形成した後、該第1のレジストパ
`D%%fif6%1®vVx%N9~y107%%fiLk&\fi%1®vVx%N
`
`ターン107をマスクとして窒化チタン膜106に対してドライエッチングを行
`&~y107%vx7&Lf%m?&yfi106mflLTP94iy?y7%fi
`
`なって、図4(c)に示すように、窒化チタン膜106からなるマスクパターン
`&oT\E4(C)Kfi?i5K\%m?5Vfi1