多层布线构造的半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

在用反射防止膜和光刻胶膜把接触孔填埋上之后，把光刻胶膜图形化为使得在接触孔上边剩下比该接触孔形成部分的开口还大的面积。以该图形化的光刻胶膜为掩模，除去反射防止膜。其次，在整个面上形成第２层间膜。使该第２层间膜平坦化，使光刻胶膜的至少是上表面完全露出来。最后，除去光刻胶膜和反射防止膜，形成接触孔和沟槽。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
多层布线构造的半导体装置及其制造方法本专利技术涉及多层布线构造的半导体装置及其制造方法。近些年来，随着元件的微细化，在逻辑产品中形成多层布线时，正在越来越多地使用Cu布线。目前，Cu布线的形成如下那样地进行。首先，在层间膜内形成接触孔或通孔并用W等的金属膜填埋该接触孔或通孔。在该金属膜平坦化之后，再次淀积Cu等的布线用的金属材料并图形化，形成布线。但是，近些年来，却用被称之为双金属镶嵌的构造形成Cu布线。所谓双金属镶嵌构造，是一种如下那样形成的构造。首先在层间膜上形成接触孔或通孔以及与布线对应的沟槽，向接触孔或通孔和沟槽内埋入Cu等的金属膜。采用借助于CMP(Chemical Mechanical Polish，化学机械抛光)使该金属膜平坦化的办法，形成布线。在上边所说的双金属镶嵌构造中，有在形成了沟槽之后形成接触孔的方法1，和在形成了接触孔之后形成沟槽的方法2。图11到图13示出了用方法1的半导体装置的制造工序的剖面图。首先，如图11所示，在基底衬底(未画出来)上边选择性形成了下层布线21之后，在整个面上形成层间膜22，在该层间膜22上边形成有机系的反射防止膜23。向该反射防止膜23上边涂敷光刻胶膜24，使该光刻胶膜24图形化。以该图形化的光刻胶膜24为掩模，除去反射防止膜23和层间膜22，形成沟槽25。然后，除去光刻胶膜24。其次，如图12所示，在整个面上再次形成反射防止膜26，在该反射防止膜26上边再次形成光刻胶膜27。结果是用该反射防止膜26和光刻胶膜27把沟槽25填埋了起来。在这里，由于在层间膜25内形成了沟槽25，故在沟槽25内所形成的反射防止膜26的膜厚是不均一的。此外，归因于该反射防止膜26的膜厚的不均一，沟槽25内的光刻胶膜27的膜厚也不均一。-->其次，如图13所示，用光刻技术使光刻胶膜27图形化，在沟槽25的上方形成接触孔28。在使用上述方法1的现有技术中，必须使光刻胶膜27图形化为使得接触孔28的至少一部分位于沟槽25的内部。但是，由于被曝光的部分的光刻胶膜27的膜厚不同，要形成接触孔28的微细图形是困难的。图14到图17示出了使用方法2的半导体装置的制造工序的剖面图。首先，如图14所示，在基底衬底(未画出来)上边选择性形成了下层布线31之后，在整个面上形成层间膜32，在该层间膜32上边形成有机系的反射防止膜33。向该反射防止膜33上边涂敷光刻胶膜34，使该光刻胶膜34图形化。以该图形化的光刻胶膜34为掩模，除去反射防止膜33和层间膜32，使下层布线31的表面露出来。结果是在层间膜32内形成接触孔35。然后，除去光刻胶膜34和反射防止膜33。其次，如图15所示，在整个面上再次形成反射防止膜36。结果是在层间膜32上边和下层布线31上边分别形成反射防止膜36a、36b。其次，在该反射防止膜36a、36b上边再次涂敷光刻胶膜37。在这里，由于接触孔36纵横比高，故不能用反射防止膜36b把全部接触孔35都埋入起来。即，采用反射防止膜36b把接触孔35的底面覆盖起来，在该反射防止膜36b上形成光刻胶膜37的办法，就可以把接触孔36完全埋起来。其次，如图16所示，借助于光刻技术使光刻胶膜37图形化，以该图形化的光刻胶膜37为掩模，除去反射防止膜36a、36b和层间膜32的端部32a。这时，虽然变成为在接触孔35内剩下一部分反射防止膜36b的状态，但是在用该反射防止膜36b加工后边要讲的沟槽36时，可以保护接触孔35的底部。为此，在接触孔35内剩下反射防止膜36是适宜的。其次，如图17所示，以光刻胶膜37为掩模，用RIE(Reactive IonEtching，反应性离子刻蚀)之类的各向异性刻蚀方法除去层间膜32和-->反射防止膜36b，形成沟槽38。在进行该RIE时，为了维持各向异性，在接触孔35和沟槽38的侧面形成侧壁保护膜39。为此，在形成了沟槽38之后，归因于侧壁保护膜39的影响，在接触孔35与沟槽38之间的台阶部分处，会沿着接触孔35的侧面形成层间膜32的薄的突起部分(以下，叫做围栏)40。如上所述，在使用方法2的现有技术中，在形成沟槽38时将形成围栏40。因此，归因于该围栏40，在接触孔35与布线(未画出来)之间，将发生电阻的上升或非通道等的问题。另一方面，虽然可以借助于药液等进行刻蚀的办法除去围栏40，但是，由于也将刻蚀沟槽32或接触孔35，故将发生沟槽38或接触孔35的尺寸扩大的问题。如上所述，若用方法1，由于在接触孔28的形成中，被曝光的光刻胶膜24的膜厚不同，故光刻胶膜24的微细图形化和加工是困难的。另一方面，若用方法2，由于在沟槽38的形成中，被刻蚀的面(层间膜32)是不平坦的，故层间膜32的微细加工是困难的。因此，在使用现有技术的双金属镶嵌构造的布线形成中，就算是接触孔或沟槽不论哪一方的微细加工是可能的，要进行双方的微细加工也是困难的。本专利技术就是为解决上述课题而专利技术的，其目的是提供在接触孔和沟槽的形成中可以进行微细加工的半导体装置及其制造方法。为实现上述目的，本专利技术的使用以下所示的手段。本专利技术的第1半导体装置的制造方法，具备下述工序：在半导体衬底上边选择性形成布线的工序；在整个面上形成第1层间膜的工序；在上述第1层间膜上边形成第1反射防止膜的工序；在上述第1反射防止膜上边形成第1光刻胶膜的工序；使上述第1光刻胶膜图形化，以该图形化的第1光刻胶膜为掩模，除去上述第1反射防止膜和上述第1层间膜，形成使上述布线的表面露出来的接触孔的工序；除去上述第1光刻胶膜的工序；在整个面上形成第2反射防止膜，把上述接触孔的至少底面埋入进去的工序；在上述第2反射防止膜上边形成第2光刻胶膜的工序；把上述第2光刻胶膜图形化为使得在上述接触孔-->上边剩下上述第2光刻胶膜的工序；以上述图形化的第2光刻胶膜为掩模，除去上述第2反射防止膜，使上述第1层间膜的表面露出来的工序；在整个面上形成第2层间膜，把上述图形化的第2光刻胶膜和上述第2反射防止膜覆盖起来的工序；除去上述第2层间膜，使上述图形化的第2光刻胶膜的至少整个上表面都露出来的工序；除去上述图形化的第2光刻胶膜和上述第2反射防止膜，在上述第2层间膜内形成沟槽的工序。在上述本专利技术的第1半导体装置的制造方法中，理想的是，上述第2层间膜是涂敷式的SOG膜，是介电系数比上述第1层间膜还低的膜。在上述本专利技术的第1半导体装置的制造方法中，上述第1、第2反射防止膜，理想的是有机膜。本专利技术的第2半导体装置的制造方法，具备下述工序：在半导体衬底上边选择性形成布线的工序；在整个面上形成第1层间膜的工序；在上述第1层间膜上边形成第1反射防止膜的工序；在上述第1反射防止膜上边形成第1光刻胶膜的工序；使上述第1光刻胶膜图形化，以该图形化的第1光刻胶膜为掩模，除去上述第1反射防止膜和上述第1层间膜，形成使上述布线的表面露出来的接触孔的工序；除去上述第1光刻胶膜的工序；在整个面上形成第2反射防止膜的下层膜，把上述接触孔埋入进去的工序；在上述第2反射防止膜的下层膜上边形成第2反射防止膜的上层膜的工序；在上述第2反射防止膜的下层膜上边形成第2光刻胶膜的工序；把上述第2光刻胶膜图形化为使得在上述接触孔上边剩下上述第2光刻胶膜的工序；以上述图形化的第2光刻胶膜为掩模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，具备下述工序：在半导体衬底上边选择性形成布线的工序；在整个面上形成第１层间膜的工序；在上述第１层间膜上边形成第１反射防止膜的工序；在上述第１反射防止膜上边形成第１光刻胶膜的工序；使上述第１光刻胶 膜图形化，以该图形化的第１光刻胶膜为掩模，除去上述第１反射防止膜和上述第１层间膜，形成使上述布线的表面露出来的接触孔的工序；除去上述第１光刻胶膜的工序；在整个面上形成第２反射防止膜，把上述接触孔的至少底面埋入进去的工序；在上述第 ２反射防止膜上边形成第２光刻胶膜的工序；把上述第２光刻胶膜图形化为使得在上述接触孔上边剩下上述第２光刻胶膜的工序；以上述图形化的第２光刻胶膜为掩模，除去上述第２反射防止膜，使上述第１层间膜的表面露出来的工序；在整个面上形成第２层 间膜，把上述图形化的第２光刻胶膜和上述第２反射防止膜覆盖起来的工序；除去上述第２层间膜，使上述图形化的第２光刻胶膜的至少整个上表面都露出来的工序；除去上述图形化的第２光刻胶膜和上述第２反射防止膜，在上述第２层间膜内形成沟槽的工序。

【技术特征摘要】
JP 2000-3-13 069231/20001．一种半导体装置的制造方法，具备下述工序：在半导体衬底上边选择性形成布线的工序；在整个面上形成第1层间膜的工序；在上述第1层间膜上边形成第1反射防止膜的工序；在上述第1反射防止膜上边形成第1光刻胶膜的工序；使上述第1光刻胶膜图形化，以该图形化的第1光刻胶膜为掩模，除去上述第1反射防止膜和上述第1层间膜，形成使上述布线的表面露出来的接触孔的工序；除去上述第1光刻胶膜的工序；在整个面上形成第2反射防止膜，把上述接触孔的至少底面埋入进去的工序；在上述第2反射防止膜上边形成第2光刻胶膜的工序；把上述第2光刻胶膜图形化为使得在上述接触孔上边剩下上述第2光刻胶膜的工序；以上述图形化的第2光刻胶膜为掩模，除去上述第2反射防止膜，使上述第1层间膜的表面露出来的工序；在整个面上形成第2层间膜，把上述图形化的第2光刻胶膜和上述第2反射防止膜覆盖起来的工序；除去上述第2层间膜，使上述图形化的第2光刻胶膜的至少整个上表面都露出来的工序；除去上述图形化的第2光刻胶膜和上述第2反射防止膜，在上述第2层间膜内形成沟槽的工序。2．权利要求1所述的半导体装置的制造方法，上述第2层间膜是SOG膜。3．权利要求1所述的半导体装置的制造方法，上述第2层间膜是介电系数比上述第1层间膜还低的膜。4．权利要求1所述的半导体装置的制造方法，上述第2层间膜是涂敷式的膜。5．权利要求1所述的半导体装置的制造方法，上述第1、第2反射防止膜是有机膜。6．一种半导体装置的制造方法，具备下述工序：在半导体衬底上边选择性形成布线的工序；在整个面上形成第1层间膜的工序；在上述第1层间膜上边形成第1反射防止膜的工序；在上述第1反射防止膜上边形成第1光刻胶膜的工序；使上述第1光刻胶膜图形化，以该图形化的第1光刻胶膜为掩模，除去上述第1反射防止膜和上述第1层间膜，形成使上述布线的表面露出来的接触孔的工序；除去上述第1光刻胶膜的工序；在整个面上形成第2反射防止膜的下层膜，把上述接触孔埋入进去的工序；在上述第2反射防止膜的下层膜上边形成第2反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴田英纪，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]