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JP2000174123A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2000174123A
JP2000174123AJP10349888AJP34988898AJP2000174123AJP 2000174123 AJP2000174123 AJP 2000174123AJP 10349888 AJP10349888 AJP 10349888AJP 34988898 AJP34988898 AJP 34988898AJP 2000174123 AJP2000174123 AJP 2000174123A
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JP
Japan
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interlayer insulating
insulating film
film
silicon oxide
forming
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JP10349888A
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English (en)
Inventor
Koji Yokoyama
孝司 横山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】【課題】 信号の伝播遅延を十分に防止することがで
き、製造コストの上昇を抑制することができる半導体装
置及びその製造方法を提供する。【解決手段】 第１の層間絶縁膜１０２上に炭素を含有
するシリコン酸化膜からなる第２の層間絶縁膜１０３を
形成する。次いで、第２の層間絶縁膜１０３に開口部を
形成する。次に、全面に第３の層間絶縁膜１０５を形成
し、その上に少なくとも第２の層間絶縁膜１０３に形成
された開口部と整合する位置に開口部が設けられたフォ
トレジスト１０６を形成する。その後、フォトレジスト
１０６及び第２の層間絶縁膜１０３をマスクとして第３
及び第１の層間絶縁膜１０５及び１０２をパターニング
することにより配線溝１０７及びヴィアホール１０８を
形成する。そして、配線溝１０７及びヴィアホール１０
８内に導電層を埋設し、全面に炭素を含有するシリコン
酸化膜からなる第４の層間絶縁膜１１２を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はデュアルダマシン構
造を有する半導体装置及びその製造方法に関し、特に、
配線間容量が低減された半導体装置及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、大規模集積回路（ＬＳＩ）におけ
る信号処理の高速化の要求が増加している。ＬＳＩの信
号処理速度は、主にトランジスタ自体の動作速度及び配
線での信号伝播遅延時間の大小により決定される。従
来、ＬＳＩの信号処理速度に大きな影響を及ぼしていた
トランジスタの動作速度は、トランジスタのサイズを縮
小化することで向上されてきた。しかし、設計ルールが
０．１８μｍ以下のＬＳＩにおいては、トランジスタの
動作速度よりも配線の信号伝播遅延による影響が大きく
現われはじめている。
【０００３】そこで、それまで使用されていたＡｌから
より抵抗値が低いＣｕを使用して、金属配線層を形成し
ようとする開発が活発化している。一方、Ｃｕはハロゲ
ン化物との蒸気圧が低いため、通常の低温でのドライエ
ッチングによる加工は困難である。このため、シリコン
酸化膜に配線溝を加工し、この配線溝内にＣｕ層を埋設
することにより、Ｃｕ配線層を形成する方法がとられて
いる。このような方法により形成された溝配線構造はダ
マシン構造とよばれ、配線層１層のみのダマシン構造を
形成する方法はシングルダマシン法とよばれている。ま
た、ダマシン構造の半導体装置を製造する場合、配線層
用の配線溝及び下層配線層接続用のヴィアホールを一括
で形成するデュアルダマシン法が製造コストの面から好
ましい。
【０００４】ここで、従来のデュアルダマシン法につい
て説明する。図３（ａ）乃至（ｄ）は従来のデュアルダ
マシン法をとった半導体装置の製造方法を工程順に示す
断面図である。
【０００５】従来の半導体装置の製造方法においては、
先ず、図３（ａ）に示すように、素子及び配線層が形成
されたシリコン基板３０１上にシリコン酸化膜からなる
第１の層間絶縁膜３０２及びシリコン窒化膜からなる第
２の層間絶縁膜３０３を順次形成する。次に、フォトレ
ジストを使用して第２の層間絶縁膜３０３をヴィアホー
ルの形状に加工する。
【０００６】次いで、図３（ｂ）に示すように、シリコ
ン酸化膜からなる第３の層間絶縁膜３０４を全面に形成
し、配線層の形状にパターニングされたフォトレジスト
３０５を第３の層間絶縁膜３０４上に形成する。
【０００７】その後、図３（ｃ）に示すように、このパ
ターニングされたフォトレジスト３０５をマスクとして
シリコン酸化膜からなる第３の層間絶縁膜３０４をエッ
チングして配線溝を形成すると共に、同時にシリコン窒
化膜からなる第２の層間絶縁膜３０３をマスクとして第
１の層間絶縁膜３０２にヴィアホールを形成する。パタ
ーニングされた第２の層間絶縁膜３０３は第１の層間絶
縁膜３０２のエッチングストッパとして作用するので、
上述のように、配線溝とヴィアホールとを同時に形成
し、デュアルダマシン構造を形成することができるので
ある。次いで、フォトレジスト３０５を剥離する。
【０００８】次に、図３（ｄ）に示すように、Ｔａ又は
ＴｉＮ等からなるＣｕ配線層用のバリアメタル膜３０６
を配線溝及びヴィアホール内に成膜する。そして、その
上に更にＣｕプラグ３０７及びＣｕ配線層３０８を形成
する。なお、Ｃｕプラグ３０７及びＣｕ配線層３０８
は、めっき法、スパッタ法又は化学蒸着法（ＣＶＤ）法
によりＣｕ膜を形成した後、化学機械研磨法（ＣＭＰ）
で研磨することにより、形成することができる。その
後、全面にＣｕ拡散防止用及びエッチングストッパ用の
シリコン窒化膜からなる第４の層間絶縁膜３０９を形成
する。
【０００９】しかし、上述のように、エッチングストッ
パとして比誘電率が７乃至８程度のＳｉＮ膜又は比誘電
率が５乃至６程度のＳｉＯＮ膜を使用した場合、フリン
ジ効果により配線間容量がシリコン酸化膜のみで形成し
た場合と比較して著しく高く、信号の伝播遅延が大きく
なってしまう。
【００１０】そこで、デュアルダマシン法における層間
絶縁膜としてポリテトラフルオロエチレン膜、フッ化ポ
リアリルエーテル膜及びフッ化ポリイミド膜等の有機絶
縁膜を使用した半導体装置の製造方法が提案されている
（特開平１０−１１２５０３号公報、特開平１０−１５
０１０５号公報）。
【００１１】これらの公報に記載された半導体装置にお
いて層間絶縁膜として形成される有機絶縁膜は酸化シリ
コン膜よりも比誘電率が低いので、信号の伝播遅延が抑
制される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機絶
縁膜は耐熱性及び耐プラズマ性が低いので、半導体装置
の製造工程中に変質して所望の比誘電率を得ることが困
難であり、信号の伝播遅延を効果的に防止することがで
きないという問題点がある。また、パターニング工程の
際に使用されるレジストの剥離のために煩雑な工程が必
要となるので、製造コストが上昇するという問題点もあ
る。
【００１３】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、信号の伝播遅延を十分に防止することがで
き、製造コストの上昇を抑制することができる半導体装
置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、下層配線及び素子が形成された半導体基板と、この
半導体基板上に形成された第１の層間絶縁膜と、この第
１の層間絶縁膜上に形成され炭素を含有するシリコン酸
化膜からなる第２の層間絶縁膜と、この第２の層間絶縁
膜上に形成された第３の層間絶縁膜と、この第３の層間
絶縁膜上に形成され炭素を含有するシリコン酸化膜から
なる第４の層間絶縁膜と、前記第１及び第２の層間絶縁
膜に形成され前記下層配線及び素子のいずれかに接続さ
れた金属プラグと、前記第３及び第４の層間絶縁膜に形
成され前記金属プラグに接続された配線層と、を有する
ことを特徴とする。
【００１５】本発明においては、第２及び第４の層間絶
縁膜が炭素を含有するシリコン酸化膜からなり、その比
誘電率は従来使用されているシリコン窒化膜より低いの
で、配線間容量が低減される。また、これらの層間絶縁
膜を使用しても半導体装置の製造工程は煩雑とはならな
いので、製造コストの上昇は抑制される。
【００１６】本発明に係る半導体装置の製造方法は、下
層配線及び素子が形成された半導体基板上に第１の層間
絶縁膜を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜上に炭
素を含有するシリコン酸化膜からなる第２の層間絶縁膜
を形成する工程と、前記第２の層間絶縁膜の前記下層配
線及び素子のいずれかと整合する位置に開口部を形成す
る工程と、全面に第３の層間絶縁膜を形成する工程と、
少なくとも前記第２の層間絶縁膜に形成された開口部と
整合する位置に開口部が設けられたフォトレジストを前
記第３の層間絶縁膜上に形成する工程と、前記フォトレ
ジスト及び前記第２の層間絶縁膜をマスクとして前記第
３及び第１の層間絶縁膜をパターニングすることにより
配線溝及びこの配線溝と連続するヴィアホールを形成す
る工程と、前記配線溝及びヴィアホール内に導電層を埋
設する工程と、全面に炭素を含有するシリコン酸化膜か
らなる第４の層間絶縁膜を形成する工程と、を有するこ
とを特徴とする。
【００１７】本発明方法においては、炭素を含有するシ
リコン酸化膜をマスクとして第１の層間絶縁膜をパター
ニングにしており、炭素を含有するシリコン酸化膜のフ
ッ素系ガスによるエッチング速度は遅いので、所望の形
状のヴィアホールを確実に得ることができる。また、第
２及び第４の層間絶縁膜は炭素含有シリコン膜からなる
ので、配線間容量が低減される。
【００１８】本発明に係る他の半導体装置の製造方法
は、下層配線及び素子が形成された半導体基板上に第１
の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜
上に炭素を含有するシリコン酸化膜からなる第２の層間
絶縁膜を形成する工程と、前記第２の層間絶縁膜上に第
３の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第３の層間絶縁
膜をパターニングすることにより少なくとも前記下層配
線及び素子のいずれかと整合する位置に配線溝を形成す
る工程と、前記第２及び第１の層間絶縁膜をパターニン
グすることにより前記配線溝と整合する位置にヴィアホ
ールを形成する工程と、前記配線溝及びヴィアホール内
に導電層を埋設する工程と、全面に炭素を含有するシリ
コン酸化膜からなる第４の層間絶縁膜を形成する工程
と、を有することを特徴とする。
【００１９】本発明方法においては、第３の層間絶縁膜
をパターニングする際に第２の層間絶縁膜がエッチング
ストッパとして機能する。従って、第３の層間絶縁膜に
所望の形状の配線溝を確実に得ることができる。また、
第２及び第４の層間絶縁膜は炭素含有シリコン膜からな
るので、配線間容量が低減される。
【００２０】前記炭素を含有するシリコン酸化膜は、炭
化水素基を有するシリコン酸化物からなり、前記第２及
び第４の層間絶縁膜の比誘電率は５以下であってもよ
く、更にＳｉ−Ｈ基を有していてもよい。
【００２１】更に、前記第１及び第３の層間絶縁膜は、
プラズマＣＶＤ法により形成されたプラズマシリコン酸
化膜、フッ素を含有するプラズマＳｉＯＦ膜及びＳｉ−
Ｈ結合を有するハイドロジェンシルセスキオキサン膜か
らなる群から選択された１種の酸化膜からなるものであ
ってもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例方法に係る
半導体装置の製造方法について、添付の図面を参照して
具体的に説明する。図１（ａ）乃至（ｇ）は本発明の第
１の実施例方法に係る半導体装置の製造方法を工程順に
示す断面図である。
【００２３】第１の実施例においては、先ず、図１
（ａ）に示すように、トランジスタ等の素子及び下層配
線が形成されているシリコン基板１０１上に、例えば膜
厚が１００乃至８００ｎｍの第１の層間絶縁膜１０２を
形成する。第１の層間絶縁膜１０２は、例えばシリコン
酸化膜、フッ素含有シリコン酸化膜又はハイドロジェン
シルセスキオキサン（ＨＳＱ）膜である。次に、第１の
層間絶縁膜１０２上に、例えば膜厚が５０乃至４００ｎ
ｍの第２の層間絶縁膜１０３を成膜する。第２の層間絶
縁膜１０３は、例えばメチル基、エチル基又はフェニル
基等の炭素を有する側鎖を備えたシリコン酸化膜であ
る。なお、炭素の含有量は膜中で５乃至３０重量％であ
る。また、第２の層間絶縁膜１０３の成膜は、メチル
基、エチル基若しくはフェニル基を有するシリカ塗布材
料を塗布焼成する方法、シラン若しくはテトラエトキシ
オルソシリケート（ＴＥＯＳ）とＣＨ4、ベンゼン、キ
シレン、ジパラキシレン等とを主に混合したＣＶＤ法又
はモノ−、ジ−、トリ−若しくはテトラ−メチルシラン
若しくはモノ−、ジ−、トリ−若しくはテトラ−エチル
シランを主ガスにしたＣＶＤ法で行うことができる。更
に、この第２の層間絶縁膜１０３はＳｉ−Ｈ結合を有し
ていてもよい。
【００２４】次に、図１（ｂ）に示すように、第２の層
間絶縁膜１０３上に配線溝の形状にパターニングされた
フォトレジスト１０４を形成する。そして、このフォト
レジスト１０４をマスクとして第２の層間絶縁膜１０３
をエッチングする。このようにしてエッチングされた第
２の層間絶縁膜１０３は、第１の層間絶縁膜１０２にヴ
ィアホールを開口する際のマスクとなる。
【００２５】次いで、図１（ｃ）に示すように、フォト
レジスト１０４を剥離し、第１の層間絶縁膜１０２と同
様にして、例えば膜厚が２００乃至８００ｎｍの第３の
層間絶縁膜１０５を全面に形成する。第３の層間絶縁膜
１０５は、例えばシリコン酸化膜、フッ素含有シリコン
酸化膜又はＨＳＱ膜である。その後、新たなフォトレジ
スト１０６を全面に形成し、これを配線溝の形状にパタ
ーニングする。
【００２６】次に、図１（ｄ）に示すように、フォトレ
ジスト１０６及び第２の層間絶縁膜１０３をマスクとし
フッ素系のＣＦ4、Ｃ4Ｆ8又はＣ2Ｆ6等のガスを使用し
て第３の層間絶縁膜１０５及び第１の層間絶縁膜１０２
をエッチングする。このエッチングにより、第３の層間
絶縁膜１０５に配線溝１０７が形成され、同時に第１の
層間絶縁膜１０２にヴィアホール１０８が形成される。
【００２７】フッ素系ガスとしてＣＦ4ガスを使用した
場合、このガスとシリコン酸化膜との化学反応の概略は
下記化学式１で表され、このガスと炭素含有シリコン酸
化膜との化学反応の概略は下記化学式２で表される。
【００２８】
【化１】ＣＦ4＋ＳｉＯ2→ＳｉＦ4＋ＣＯ
【００２９】
【化２】ＣＦ4＋［ＳｉＯ(ＣＨ3)］n→ＳｉＦ4＋ＣＯ
【００３０】炭素を含有するシリコン酸化膜は、炭素含
有量が増加するに従いエッチング速度が低下し、炭素を
含有しない酸化膜との間に大きなエッチング速度差が生
じる。この大きなエッチング速度の差により、炭素含有
シリコン酸化膜はシリコン酸化膜をエッチングする際の
エッチングストッパとして機能する。
【００３１】次に、図１（ｅ）に示すように、フォトレ
ジスト１０５を異方性が強いイオン性の酸素プラズマで
剥離する。イオン性が強い酸素プラズマを使用すること
で、炭素含有の第２の層間絶縁膜１０３を劣化させるこ
となくフォトレジスト１０５を剥離することができる。
これまでの工程によりデュアルダマシン構造が形成され
る。なお、従来のように層間絶縁膜として有機絶縁膜を
使用した場合には、酸素プラズマにより有機絶縁膜が変
質してしまう。
【００３２】その後、図１（ｆ）に示すように、例えば
膜厚が５乃至１００ｎｍのＴｉＮ、Ｔａ又はＴａＮ等か
らなるバリアメタル膜１０９及び、例えば膜厚が５乃至
２００ｎｍのＣｕめっき用のシード層であるＣｕ層をス
パッタ法等で順次全面に成膜することにより、Ｃｕ層で
配線溝及びヴィアホールを埋設する。その後、化学機械
研磨法（ＣＭＰ）により第３の層間絶縁膜１０５上のＣ
ｕ層及びバリアメタル膜１０９を研磨して、Ｃｕプラグ
１１０及びＣｕ配線層１１１を形成する。なお、Ｃｕ層
の形成には、Ｃｕめっきの替わりにスパッタ法又はＣＶ
Ｄ法等を採用してもよい。
【００３３】次いで、図１（ｇ）に示すように、Ｃｕの
拡散防止膜及びエッチングストッパ膜として第２の層間
絶縁膜１０２と同様の炭素含有シリコン酸化膜からなる
第４の層間絶縁膜１１２を形成する。第４の層間絶縁膜
１１２の膜厚は、例えば２０乃至４００ｎｍである。ま
た、炭素を含有するシリコン酸化膜によるＣｕの拡散防
止能力は、炭素含有量の増加に従い向上するものであ
る。
【００３４】本実施例においては、デュアルダマシン法
において、炭素を含有しないシリコン酸化膜よりもエッ
チング速度が低い炭素含有シリコン酸化膜からなる第２
の層間絶縁膜１０３を第１の層間絶縁膜１０２上に形成
しているので、第２の層間絶縁膜１０３を第１の層間絶
縁膜１０２にヴィアホール１０８を形成する際のエッチ
ングストッパとして使用することができる。また、第２
の層間絶縁膜１０３としてのシリコン酸化膜中の炭素を
メチル基、エチル基又はフェニル基等として存在させる
ことにより、その比誘電率をシリコン窒化膜よりも低く
することができ、エッチングストッパとしてシリコン窒
化膜を使用した場合等と比して、フリンジ効果の影響を
低減することができるため、配線間容量を減少させるこ
とができる。
【００３５】更に、炭素含有シリコン酸化膜において
は、炭素含有量の増加に伴って比誘電率が低下する傾向
にあると共に、炭素を含有しない酸化膜よりもＣｕ拡散
防止能力が高い。従って、Ｃｕの拡散防止膜及びエッチ
ングストッパ膜としての第４の層間絶縁膜により、配線
容量がより一層低減される。
【００３６】なお、図１（ｃ）に示す工程において、第
３の層間絶縁膜１０５であるシリコン酸化膜上に、例え
ば膜厚が５０乃至４００ｎｍの炭素含有シリコン酸化膜
を形成することもできる。
【００３７】更に、本実施例方法は配線２層構造を形成
する例であるが、同様の工程で多層化することも可能で
ある。
【００３８】また、上述の方法により製造された本発明
の実施例に係る半導体装置は、図１（ｇ）に示すような
構造を有している。
【００３９】従って、第２及び第４の層間絶縁膜１０３
及び１１２の比誘電率が低いので（比誘電率ε≦５）、
配線間容量が低く信号の伝播遅延が抑制される。また、
第４の層間絶縁膜１１２によりＣｕ配線層１１１におけ
るＣｕの拡散が抑制される。
【００４０】次に、本発明の第２の実施例方法に係る半
導体装置の製造方法について説明する。図２（ａ）乃至
（ｅ）は本発明の第２の実施例方法に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す断面図である。
【００４１】第２の実施例方法においては、先ず、図２
（ａ）に示すように、トランジスタ等の素子及び下層配
線が形成されているシリコン基板２０１上に、例えば膜
厚が１００乃至８００ｎｍの第１の層間絶縁膜２０２を
形成する。第１の層間絶縁膜２０２は、例えばシリコン
酸化膜、フッ素含有シリコン酸化膜又はハイドロジェン
シルセスキオキサン（ＨＳＱ）膜である。次に、第１の
層間絶縁膜２０２上に、例えば膜厚が５０乃至４００ｎ
ｍの第２の層間絶縁膜２０３を成膜する。第２の層間絶
縁膜２０３は、例えばメチル基、エチル基又はフェニル
基等の炭素を有する側鎖を備えたシリコン酸化膜であ
る。なお、炭素の含有量は膜中で５乃至３０重量％であ
る。また、第２の層間絶縁膜２０３の成膜は、メチル
基、エチル基若しくはフェニル基を有するシリカ塗布材
料を塗布焼成する方法、シラン若しくはテトラエトキシ
オルソシリケート（ＴＥＯＳ）とＣＨ4、ベンゼン、キ
シレン、ジパラキシレン等とを主に混合したＣＶＤ法又
はモノ−、ジ−、トリ−若しくはテトラ−メチルシラン
若しくはモノ−、ジ−、トリ−若しくはテトラ−エチル
シランを主ガスにしたＣＶＤ法で行うことができる。更
に、この第２の層間絶縁膜２０３はＳｉ−Ｈ結合を有し
ていてもよい。その後、例えば膜厚が２００乃至８００
ｎｍのシリコン酸化膜からなる第３の層間絶縁膜２０４
を第２の層間絶縁膜２０３上に成膜する。
【００４２】次に、図２（ｂ）に示すように、第３の層
間絶縁膜２０４上に配線溝の形状にパターニングされた
フォトレジスト２０５を形成する。そして、このフォト
レジスト２０５をマスクとして第３の層間絶縁膜２０４
をエッチングすることにより、第３の層間絶縁膜２０４
に配線溝２０６を形成する。このエッチングの際には、
炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の層間絶縁膜２０
３がエッチングストッパとしての機能する。前述のよう
に、フッ素系ガスを使用してエッチングをする場合、炭
素含有シリコン酸化膜は、通常の炭素を含有しないシリ
コン酸化膜よりもそのエッチング速度が遅いため、エッ
チングストッパとして使用できる。また、炭素含有量が
増加するに従いエッチング速度は低下する。
【００４３】次いで、図２（ｃ）に示すように、フォト
レジスト２０５を剥離し、新たな第２のフォトレジスト
２０７を塗布する。そして、このフォトレジスト２０７
をヴィアホールの形状にパターニングする。その後、パ
ターニングされたフォトレジスト２０７をマスクとし、
第２の層間絶縁膜２０３をエッチングした後、第１の層
間絶縁膜２０２をエッチングすることにより、ヴィアホ
ール２０８を形成する。これまでの工程によりデュアル
ダマシン構造が形成される。
【００４４】その後、図２（ｄ）に示すように、例えば
膜厚が５乃至１００ｎｍのＴｉＮ、Ｔａ又はＴａＮ等か
らなるバリアメタル膜２０９及び、例えば膜厚が５乃至
２００ｎｍのＣｕめっき用のシード層であるＣｕ層をス
パッタ法等で順次全面に成膜することにより、Ｃｕ層で
配線及びホール部分を埋設する。次に、化学機械研磨法
（ＣＭＰ）により第３の層間絶縁膜２０４上のＣｕ層及
びバリアメタル膜２０９を研磨して、Ｃｕプラグ２１０
及びＣｕ配線層２１１を形成する。なお、Ｃｕ層の形成
には、Ｃｕめっきの替わりにスパッタ法又はＣＶＤ法を
採用してもよい。
【００４５】次いで、図２（ｅ）に示すように、Ｃｕの
拡散防止膜及びエッチングストッパ膜として、第２の層
間絶縁膜２０３と同様の炭素含有シリコン酸化膜からな
る第４の層間絶縁膜２１２を形成する。第４の層間絶縁
膜２１２の膜厚は、例えば２０乃至４００ｎｍである。
また、炭素を含有するシリコン酸化膜によるＣｕの拡散
防止能力は、炭素含有量の増加に従い向上するものであ
る。
【００４６】本実施例においては、デュアルダマシン法
において、炭素を含有しないシリコン酸化膜よりもエッ
チング速度が低い炭素含有シリコン酸化膜からなる第２
の層間絶縁膜２０３を第３の層間絶縁膜２０４の下に形
成しているので、第３の層間絶縁膜２０４に配線溝２０
６をエッチングにより形成する際のエッチングストッパ
として使用することができる。従って、第３の層間絶縁
膜２０４に確実に配線溝２０６を形成することができ
る。そして、更に第１の層間絶縁膜２０２にヴィアホー
ル２０８を形成することにより、デュアルダマシン構造
を形成することができる。
【００４７】また、シリコン窒化膜よりも比誘電率が低
い炭素含有シリコン酸化膜（比誘電率ε≦５）をエッチ
ングストッパとして使用することにより、フリンジ効果
を低減し、配線間容量を低下させることが可能である。
【００４８】更に、Ｃｕ配線層２１１上のＣｕ拡散防止
膜として炭素含有シリコン酸化膜からなる第４の層間絶
縁膜２１２を形成しているので、配線間容量を効果的に
下げることができる。
【００４９】なお、図２（ａ）に示す工程において、第
３の層間絶縁膜２０４であるシリコン酸化膜上に、例え
ば膜厚が５０乃至４００ｎｍの炭素含有シリコン酸化膜
を形成することもできる。
【００５０】更に、本実施例方法は配線２層構造を形成
する例であるが、同様の工程で多層化することも可能で
ある。
【００５１】また、上述の方法により製造された本発明
の実施例に係る半導体装置は、図２（ｅ）に示すような
構造を有している。
【００５２】従って、第２及び第４の層間絶縁膜２０３
及び２１２の比誘電率が低いので、配線容量が低く振動
の伝播遅延が抑制される。また、第４の層間絶縁膜２１
２によりＣｕ配線層におけるＣｕの拡散が抑制される。
【００５３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
炭素を含有するシリコン膜を層間絶縁膜として形成して
いるので、配線間容量を低減し、信号の伝播遅延を低減
することができる。更に、その製造のために工程が煩雑
化することを防止することもできる。
【００５４】また、本発明方法によれば、炭素を含有す
るシリコン膜がエッチングストッパとして機能するの
で、ヴィアホール又は配線溝を確実かつ容易に形成する
ことができる。更に、配線間容量を低減し、信号の伝播
遅延を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）乃至（ｇ）は本発明の第１の実施例方法
に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。
【図２】（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第２の実施例方法
に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。
【図３】（ａ）乃至（ｄ）は従来のデュアルダマシン法
をとった半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図で
ある。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１；シリコン基板 １０２、２０２、３０２；第１の層間絶縁膜 １０３、２０３、３０３；第２の層間絶縁膜 １０４、１０６、２０５、２０７、３０５；フォトレジ
スト １０５、２０４、３０４；第３の層間絶縁膜 １０７、２０６；配線溝 １０８、２０８；ヴィアホール １０９、２０９、３０６；バリアメタル膜 １１０、２１０、３０７；Ｃｕプラグ １１１、２１１、３０８；Ｃｕ配線層 １１２、２１２、３０９；第４の層間絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F033 HH11 HH21 HH32 HH33 MM02 PP07 PP15 PP27 QQ09 QQ25 QQ28 QQ37 QQ48 RR04 RR11 RR12 RR21 RR25 SS01 SS02 SS03 SS04 SS11 SS15 SS22 TT02 TT04 XX24 XX27 XX28 5F058 BA20 BD02 BD04 BD06 BF07 BF25 BF46 BJ02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下層配線及び素子が形成された半導体基
    板と、この半導体基板上に形成された第１の層間絶縁膜
    と、この第１の層間絶縁膜上に形成され炭素を含有する
    シリコン酸化膜からなる第２の層間絶縁膜と、この第２
    の層間絶縁膜上に形成された第３の層間絶縁膜と、この
    第３の層間絶縁膜上に形成され炭素を含有するシリコン
    酸化膜からなる第４の層間絶縁膜と、前記第１及び第２
    の層間絶縁膜に形成され前記下層配線及び素子のいずれ
    かに接続された金属プラグと、前記第３及び第４の層間
    絶縁膜に形成され前記金属プラグに接続された配線層
    と、を有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記炭素を含有するシリコン酸化膜は、
    炭化水素基を有するシリコン酸化物からなり、前記第２
    及び第４の層間絶縁膜の比誘電率は５以下であることを
    特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記炭素を含有するシリコン酸化膜は、
    Ｓｉ−Ｈ基を有することを特徴とする請求項２に記載の
    半導体装置。
  4. 【請求項４】 前記第１及び第３の層間絶縁膜は、プラ
    ズマＣＶＤ法により形成されたプラズマシリコン酸化
    膜、フッ素を含有するプラズマＳｉＯＦ膜及びＳｉ−Ｈ
    結合を有するハイドロジェンシルセスキオキサン膜から
    なる群から選択された１種の酸化膜からなることを特徴
    とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装
    置。
  5. 【請求項５】 下層配線及び素子が形成された半導体基
    板上に第１の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の
    層間絶縁膜上に炭素を含有するシリコン酸化膜からなる
    第２の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第２の層間絶
    縁膜の前記下層配線及び素子のいずれかと整合する位置
    に開口部を形成する工程と、全面に第３の層間絶縁膜を
    形成する工程と、少なくとも前記第２の層間絶縁膜に形
    成された開口部と整合する位置に開口部が設けられたフ
    ォトレジストを前記第３の層間絶縁膜上に形成する工程
    と、前記フォトレジスト及び前記第２の層間絶縁膜をマ
    スクとして前記第３及び第１の層間絶縁膜をパターニン
    グすることにより配線溝及びこの配線溝と連続するヴィ
    アホールを形成する工程と、前記配線溝及びヴィアホー
    ル内に導電層を埋設する工程と、全面に炭素を含有する
    シリコン酸化膜からなる第４の層間絶縁膜を形成する工
    程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  6. 【請求項６】 下層配線及び素子が形成された半導体基
    板上に第１の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の
    層間絶縁膜上に炭素を含有するシリコン酸化膜からなる
    第２の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第２の層間絶
    縁膜上に第３の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第３
    の層間絶縁膜をパターニングすることにより少なくとも
    前記下層配線及び素子のいずれかと整合する位置に配線
    溝を形成する工程と、前記第２及び第１の層間絶縁膜を
    パターニングすることにより前記配線溝と整合する位置
    にヴィアホールを形成する工程と、前記配線溝及びヴィ
    アホール内に導電層を埋設する工程と、全面に炭素を含
    有するシリコン酸化膜からなる第４の層間絶縁膜を形成
    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。
  7. 【請求項７】 前記炭素を含有するシリコン酸化膜は、
    炭化水素基を有するシリコン酸化物からなり、前記第２
    及び第４の層間絶縁膜の比誘電率は５以下であることを
    特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置の製造方
    法。
  8. 【請求項８】 前記炭素を含有するシリコン酸化膜は、
    Ｓｉ−Ｈ基を有することを特徴とする請求項７に記載の
    半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記第１及び第３の層間絶縁膜は、プラ
    ズマＣＶＤ法により形成されたプラズマシリコン酸化
    膜、フッ素を含有するプラズマＳｉＯＦ膜及びＳｉ−Ｈ
    結合を有するハイドロジェンシルセスキオキサン膜から
    なる群から選択された１種の酸化膜からなることを特徴
    とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の半導体装
    置の製造方法。
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