ダマシン（damascene） | 半導体用語集 |半導体/MEMS/ディスプレイのWEBEXHIBITION（WEB展示会）による製品・サービスのマッチングサービス SEMI-NET（セミネット）

半導体用語集

ダマシン

英語表記：damascene

ダマシン法は、平坦化された基板上にビア深さもしくは配線厚さ分の絶縁膜を堆積し、配線を形成する場所に反応性イオンエッチング(RIE： Reactive Ion Etching)で孔もしくは溝を形成する。引き続いて溝や孔へ金属を埋め込み、CMPによって溝・孔の外部の金属を除去し、溝や孔の内部だけに埋め込まれたビアプラグもしくは配線を残す形成方法である。ダマシンプロセスではビアプラグもしくは配線の形成と同時に平坦化が行われるため多層化しやすい。実用的にはタングステンビアプラグの形成プロセスでダマシン法が最初に導入され、その後、銅配線やタングステン配線の形成方法に適用されている。
ダマシン配線の抵抗均一性、再現性は配線溝の反応性イオンエッチング加工と金属CMPの精度に依存する。前者の配線溝のRIE加工では配線溝の深さ均一性が重要でエッチング制御・再現性向上のためにエッチストップ層を溝底面に設けるなどの工夫がプロセスマージン確保のために採用されている。エッチストップ層としては従来からシリコンプロセスで用いられている窒化シリコンCVD-SiN)が代表的材料である。一方でエッチストップ層を導入すると工程数が増え、窒化シリコンを用いる場合には配線の寄生容量も増加する欠点があるため、溝加工エッチングプロセスの高度化によりエッチストップ層をなくす努力もされている。
後者の金属CMPでは工ロージョンとディッシングを抑制することが最重要課題である。エロージョンは、本来研磨除去したくない配線溝周辺の絶縁膜が研磨されてしまうために配線厚さが薄くなってしまう不良であり、パターン密度による配線抵抗の不均一を生じる。ディッシングは、幅の広いパターンの中央部が周辺部にくらべて薄くなってしまう不良で配線幅による配線抵抗の不均一を生じる。1度のダマシンプロセスでビアプラグのみ、もしくは配線のみを形成する場合これを厳密にはシングルダマシン法という。配線とビアプラグを同時に形成するデュアルダマシン法では平坦化された基板上にビアと配線層に相当する膜厚のSi02などの絶縁膜を堆積し、配線を形成する場所に反応性イオンエッチングで溝と孔を形成する。溝と孔の形成方法には、孔を先にエッチングするプロセス、溝を先にエッチングするなどのプロセスが提案されている。デュアルダマシン法では金属埋め込みとCMPの回数をそれぞれ1回ですますことができ,配線プロセスコストを低減できるメリットがある。ただしシングルダマシンにくらべ、よりアスペクト比の高いピア孔に金属を埋め込む技術が重要になる。