JP2000003912A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、特に、いわゆるダマシン法を用い
て形成された銅等の金属膜を主導電層とする配線または
接続部材を有する半導体装置に適用して有効な技術に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having a wiring or a connection member having a metal film such as copper formed by a so-called damascene method as a main conductive layer. It is about technology that is effective to apply.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、半導体集積回路における配線層の
形成は、たとえば、昭和59年11月30日、株式会社
オーム社発行、「LSIハンドブック」、p253〜p
292に記載されているように、絶縁膜上にアルミニウ
ム(Al)合金またはタングステン(W)などの高融点
金属薄膜を成膜した後、フォトリソグラフィ工程により
配線用薄膜上に配線パターンと同一形状のレジストパタ
ーンを形成し、それをマスクとしてドライエッチング工
程により配線パターンを形成していた。2. Description of the Related Art Conventionally, wiring layers in a semiconductor integrated circuit are formed, for example, on November 30, 1984, by Ohm Co., Ltd., "LSI Handbook", p.
292, a high-melting-point metal thin film such as an aluminum (Al) alloy or tungsten (W) is formed on an insulating film, and a photolithography process is used to form a thin film having the same shape as the wiring pattern on the wiring thin film. A resist pattern is formed, and a wiring pattern is formed by a dry etching process using the resist pattern as a mask.
【0003】しかし、このアルミニウム合金を用いる方
法では配線の微細化に伴い、配線抵抗の増大が顕著とな
り、それに伴い配線に伝送される信号の遅延が増加し、
半導体装置の性能が低下する等の問題があった。特に高
性能なロジックLSIにおいては、性能を阻害する要因
として大きな問題が生じている。また、半導体装置の微
細化に伴う微細加工にも限界があり、さらに、パターニ
ングされた後の配線を絶縁膜で埋め込む平坦化の技術に
もより高い完成度が求められている。すなわち微細加工
の要請から、フォトリソグラフィに用いる光源波長が短
波長化するとともに、フォトリソグラフィ工程でのマー
ジンが低下し、被加工基板の平坦性が高くなければ十分
なマージンの下に所定の微細加工が行えなくなる恐れが
生じている。However, in the method using this aluminum alloy, the wiring resistance is remarkably increased as the wiring is miniaturized, and the delay of a signal transmitted to the wiring is increased accordingly.
There have been problems such as a decrease in the performance of the semiconductor device. Particularly in a high-performance logic LSI, a major problem has occurred as a factor that hinders performance. In addition, there is a limit in microfabrication associated with miniaturization of a semiconductor device, and a higher degree of perfection is required for a flattening technique for embedding a patterned wiring with an insulating film. That is, due to the demand for fine processing, the wavelength of the light source used for photolithography is shortened, and the margin in the photolithography process is reduced. If the flatness of the substrate to be processed is not high, the predetermined fine processing is performed under a sufficient margin. May not be able to perform.
【0004】このため、最近では、1993 VMIC
(VLSI Multilevel Interconnection Conference)予稿
集、p15〜p21に記載されているように、絶縁膜に
形成した溝上に銅(Cu)を主導体層とする配線用金属
を埋め込んだ後、溝外部の余分な金属を化学的機械的研
磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing )法を用
いて除去することにより溝内に配線パターンを形成する
方法、いわゆるダマシン法による配線形成の技術が検討
されている。ダマシン法を用いた配線形成の技術によれ
ば、主導電層に銅を用いるため導電性が向上し、また、
フォトリソグラフィおよびエッチングにより金属膜をパ
ターニングすることがないため微細加工の限界を延ばす
ことができ、さらに、配線形成後の表面は原理的に平坦
であるため絶縁膜を平坦化する問題も生じない。なお、
この技術は配線間を接続する接続部材(プラグ)にも適
用できる。For this reason, recently, 1993 VMIC
(VLSI Multilevel Interconnection Conference) As described in Proceedings, pp. 15 to 21, after a wiring metal having copper (Cu) as a main conductor layer is buried in a groove formed in an insulating film, an extra part outside the groove is buried. A method of forming a wiring pattern in a groove by removing a metal by a chemical mechanical polishing (CMP) method, that is, a technique of forming a wiring by a so-called damascene method has been studied. According to the technique of wiring formation using the damascene method, the conductivity is improved because copper is used for the main conductive layer,
Since the metal film is not patterned by photolithography and etching, the limit of microfabrication can be extended. Further, since the surface after wiring is flat in principle, there is no problem of flattening the insulating film. In addition,
This technique can also be applied to connection members (plugs) that connect between wires.
【0005】また、1995 VMIC(VLSI Multile
vel Interconnection Conference)予稿集、p308〜
p314に記載されているように、銅膜をスパッタした
後に基板を熱処理し、この銅膜を流動化して流動化した
銅膜を溝内に移動させ、溝に銅膜を埋め込む技術が知ら
れている。このように銅膜を流動化することにり、スパ
ッタ法のみでは溝に埋め込むことができない銅膜をリフ
ローさせて溝内部に埋め込むことが可能となる。Also, in 1995 VMIC (VLSI Multile
vel Interconnection Conference) Proceedings, p308-
As described on page 314, a technique is known in which a copper film is sputtered, a substrate is heat-treated, the copper film is fluidized, the fluidized copper film is moved into the groove, and the copper film is embedded in the groove. I have. By fluidizing the copper film in this way, it becomes possible to reflow and bury the copper film, which cannot be buried in the groove only by the sputtering method, in the groove.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
には、以下のような問題があることを本発明者らは認識
した。However, the present inventors have recognized that the above prior art has the following problems.
【0007】一般に、絶縁膜に形成された配線溝または
接続孔の形成密度が基板の領域によって相違する場合、
つまり、ある領域の配線溝または接続孔は密に形成さ
れ、他のある領域の配線溝または接続孔は疎に形成され
るような場合が存在する。この場合ような、密な領域と
疎な領域との金属膜のCMP法による除去量が相違す
る。すなわち、密な領域では疎な領域よりも多くの金属
膜が配線溝または接続孔に埋め込まれるため、CMP法
により除去すべき金属量が少なく、疎な領域ではその逆
となり除去すべき金属量は多くなる。この結果、基板の
領域間で残存する絶縁膜の膜厚が相違するエロージョン
(Erosion )現象が発生する。また、金属膜と絶縁膜た
とえばシリコン酸化膜とではCMP法による研磨速度が
100倍程度相違するため、金属部分つまり配線溝また
は接続孔の部分が過剰に研磨されるディッシング(Dish
ing )現象が発生する。以下に図を用いて説明する。In general, when the formation density of wiring grooves or connection holes formed in an insulating film differs depending on the region of a substrate,
That is, there is a case where the wiring groove or the connection hole in a certain region is formed densely, and the wiring groove or the connection hole in another certain region is formed sparsely. In such a case, the removal amount of the metal film by the CMP method differs between the dense region and the sparse region. That is, in a dense region, a larger amount of metal film is buried in a wiring groove or a connection hole than in a sparse region. Therefore, the amount of metal to be removed by the CMP method is small. More. As a result, an erosion phenomenon occurs in which the thickness of the remaining insulating film differs between the regions of the substrate. Further, since the polishing rate by the CMP method is different by about 100 times between the metal film and the insulating film such as a silicon oxide film, the metal portion, that is, the wiring groove or the connection hole portion is excessively polished.
ing) The phenomenon occurs. This will be described below with reference to the drawings.
【0008】図24(a)および(b)は、CMP法に
よる研磨後に発生するエロージョンおよびディッシング
を説明するための断面図である。図24(a)は、たと
えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜100の配線溝10
1にたとえば銅からなる配線102がCMP法により形
成された場合の概略断面図を示し、図24(b)は、図
24(a)の一部を拡大して詳細に示した一部断面図で
ある。FIGS. 24A and 24B are cross-sectional views for explaining erosion and dishing that occur after polishing by the CMP method. FIG. 24A shows a wiring groove 10 of an insulating film 100 made of, for example, a silicon oxide film.
1 shows a schematic cross-sectional view when a wiring 102 made of, for example, copper is formed by the CMP method, and FIG. 24B is a partial cross-sectional view showing a part of FIG. It is.
【0009】配線102の形成は、絶縁膜100の表面
に配線溝101を形成した後、配線102となる金属膜
たとえば銅膜を堆積し、配線溝101以外の領域の銅膜
をCMP法により除去することにより形成される。図2
4(a)に示すように、配線102および絶縁膜100
の表面はCMP法により研磨されるためほぼ平坦となる
が、正確には図24(b)に示すように完全な平坦には
ならない。つまり、絶縁膜100の本来の表面位置Xか
ら幾分過剰に研磨された実際の表面位置Yとの差に相当
するエロージョン103と、配線102の表面部の窪み
であるディッシング104とが発生する。このようなエ
ロージョン103およびディッシング104が発生する
ため、配線102の断面積は設計時の断面積よりも小さ
くなり、配線102の抵抗値が設計値よりも大きくなる
という不都合が生じる。実際のディッシングは配線10
2の表面部分のディッシング104だけでなく、絶縁膜
100の配線近傍にも発生することからトータルディッ
シング105はさらに大きくなり、配線102の断面積
の減少率はさらに大きくなる。The wiring 102 is formed by forming a wiring groove 101 on the surface of the insulating film 100, depositing a metal film such as a copper film to be the wiring 102, and removing the copper film in a region other than the wiring groove 101 by a CMP method. It is formed by doing. FIG.
As shown in FIG. 4A, the wiring 102 and the insulating film 100
Is almost flat because it is polished by the CMP method, but not exactly completely as shown in FIG. In other words, erosion 103 corresponding to the difference between the actual surface position Y of the insulating film 100 and the actual surface position Y slightly polished, and dishing 104, which is a depression in the surface portion of the wiring 102, occur. Since the erosion 103 and the dishing 104 occur, the cross-sectional area of the wiring 102 becomes smaller than the cross-sectional area at the time of design, and the resistance of the wiring 102 becomes larger than the designed value. Actual dishing is wiring 10
2, the total dishing 105 is further increased because it occurs not only in the dishing 104 on the surface portion of the insulating film 100 but also in the vicinity of the wiring, and the reduction rate of the cross-sectional area of the wiring 102 is further increased.
【0010】エロージョン103、ディッシング104
およびトータルディッシング105の発生機構は以下の
ように考えられる。図25は、エロージョン103の発
生機構を説明するための表形式で示した概念断面図であ
る。前記のとおり、一般の半導体装置では配線密度に粗
密が存在し、図25(a)〜(c)は配線密度が密な領
域の断面を、図25(d)〜(f)は配線密度が疎な領
域の断面を示している。CMP法による研磨前の銅膜の
表面形状は、配線密度が大および小な領域では、各々図
25(a)および(d)に示すようにその配線溝の粗密
に応じて相違し、研磨するべき銅膜の量は配線密度が大
な領域では小な領域に比較して少なくなる。このため、
研磨の途中においては、配線密度が大な領域でまずジャ
ストエッチの状態(図25(b))となり、このとき配
線密度が小な領域では研磨するべき銅膜がまだ残ってい
る(図25(e))。研磨の終了は、絶縁膜の表面全域
において除去されるべき銅膜が除去される必要があるた
め、さらに研磨を継続する必要があり、配線密度が小な
領域の銅膜が除去されてジャストエッチの状態となった
とき(図25(f))、CMP法による研磨が終了する
こととなる。ところが、配線密度が大な領域では、ジャ
ストエッチよりも過剰に研磨された状態となり、絶縁膜
100および配線102がオーバー研磨されてしまう
(図25(c))。このオーバー研磨分がエロージョン
103として観測される。[0010] Erosion 103, dishing 104
The mechanism for generating the total dishing 105 is considered as follows. FIG. 25 is a conceptual cross-sectional view shown in a table format for describing the mechanism of generation of erosion 103. As described above, in a general semiconductor device, the wiring density varies in density. FIGS. 25A to 25C show cross sections of a region having a high wiring density, and FIGS. 3 shows a cross section of a sparse region. The surface shape of the copper film before polishing by the CMP method differs in regions where the wiring density is large and small, depending on the density of the wiring groove, as shown in FIGS. The amount of copper film to be reduced is smaller in a region where the wiring density is high than in a region where the wiring density is small. For this reason,
During polishing, a region where the wiring density is high is in a just-etched state (FIG. 25B), and a copper film to be polished still remains in a region where the wiring density is low (FIG. 25 (B)). e)). When the polishing is completed, it is necessary to remove the copper film to be removed over the entire surface of the insulating film. Therefore, it is necessary to continue the polishing, and the copper film in the region where the wiring density is low is removed, and the just etching is performed. (FIG. 25F), the polishing by the CMP method ends. However, in a region where the wiring density is high, the insulating film 100 and the wiring 102 are polished more than the just-etched state, and the insulating film 100 and the wiring 102 are over-polished (FIG. 25C). This overpolished portion is observed as erosion 103.
【0011】また、ディッシング104は、配線102
を構成する銅と絶縁膜100を構成するシリコン酸化膜
との研磨速度が一般に100倍程度相違し、このため配
線部分が過剰に研磨されることにより発生する。さら
に、配線102が速く研磨される結果、CMP研磨のパ
ッドからの圧力が配線溝101の開口部分に集中するこ
ととなって、配線溝101の開口領域が過剰に研磨さ
れ、トータルディッシング105を生じる。Further, the dishing 104 is
The polishing rate of copper constituting the insulating film 100 and the polishing rate of the silicon oxide film constituting the insulating film 100 generally differ by about 100 times, and this is caused by excessive polishing of the wiring portion. Further, as a result of the wiring 102 being polished quickly, the pressure from the pad of the CMP polishing concentrates on the opening of the wiring groove 101, and the opening area of the wiring groove 101 is excessively polished, resulting in total dishing 105. .
【0012】図26は、本発明者らが検討した実験結果
であり、ラインアンドスペースパターンについてライン
比を変化させた場合のエロージョン、ディッシングおよ
びトータルディッシングを評価したグラフである。ライ
ン比が高いほどつまり配線密度が高いほどエロージョン
が大きくなっていることがわかる。一方、ディッシング
およびトータルディッシングは、ライン比つまり配線密
度に依存せず、ばらつきに範囲内で一定である。FIG. 26 is a graph showing the experimental results examined by the present inventors and evaluating the erosion, dishing, and total dishing when the line ratio is changed for the line and space pattern. It can be seen that the erosion increases as the line ratio increases, that is, as the wiring density increases. On the other hand, dishing and total dishing do not depend on the line ratio, that is, the wiring density, and are constant within the range of variation.
【0013】このように、エロージョンは配線密度に依
存して発生し、また、エロージョンおよびディッシング
の発生により配線の断面積が設計値から外れて小さくな
る問題が存在することは前記した通りである。このた
め、エロージョンおよびディッシングの発生を抑制する
方法として、有機酸等の添加物を研磨液(スラリ)に混
合し、これを用いてCMPの研磨特性を改善するという
対策も考えうる。しかし、研磨液の改良は、被研磨材に
ついて個別に開発する必要があり、また研磨条件と密接
に関連することから研磨剤のみでの解決には困難性が伴
う。一方、研磨剤によらず、補助的な材料あるいはプロ
セスの付加により対策できるのであれば、その材料ある
いはプロセスの付加が容易である限り簡便であり、困難
な研磨剤の開発を行う必要がなく好ましい。As described above, the erosion occurs depending on the wiring density, and the erosion and dishing cause the problem that the cross-sectional area of the wiring deviates from the designed value, as described above. For this reason, as a method of suppressing the occurrence of erosion and dishing, a countermeasure can be considered in which an additive such as an organic acid is mixed with a polishing liquid (slurry) and the polishing liquid is used to improve the polishing characteristics of CMP. However, the improvement of the polishing liquid needs to be individually developed for the material to be polished, and it is difficult to solve the problem with only the polishing agent because it is closely related to the polishing conditions. On the other hand, if the countermeasure can be taken by adding an auxiliary material or a process without using the abrasive, it is simple as long as the addition of the material or the process is easy, and there is no need to develop a difficult abrasive, which is preferable. .
【0014】本発明の目的は、CMP法により配線また
はプラグを形成する際の研磨剤に改良を加えることな
く、エロージョンまたはディッシングを抑制する技術を
提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique for suppressing erosion or dishing without improving a polishing agent when forming a wiring or a plug by a CMP method.
【0015】また、本発明の他の目的は、CMP法によ
り形成される配線あるいはプラグ等の導電部材の膜厚を
設計値に近い膜厚とする技術を提供することにある。こ
れにより配線等の抵抗値を設計抵抗値に近づけ、半導体
装置の信頼性および歩留まりを向上することにある。Another object of the present invention is to provide a technique for making the thickness of a conductive member such as a wiring or a plug formed by a CMP method close to a design value. Thereby, the resistance value of the wiring and the like is made closer to the design resistance value, and the reliability and the yield of the semiconductor device are improved.
【0016】また、本発明のさらに他の目的は、下地の
凹凸に起因した薄膜表面の凹凸をCMP法により平坦化
する場合に、下地の配線密度に依存せずに平坦性を向上
させる技術を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a technique for improving the flatness without depending on the wiring density of the base when the unevenness on the surface of the thin film caused by the base unevenness is flattened by the CMP method. To provide.
【0017】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.
【0019】(1)本発明の半導体装置の製造方法は、
その主面に回路素子が形成された半導体からなる基板ま
たは半導体層を有する基板と、基板の主面上の何れかの
被膜層に形成された被膜であってその表面に凹凸形状を
有する第1被膜と、第1被膜の凹部に埋め込んで形成さ
れた埋め込み部材、または第1被膜を覆いその表面が平
坦化された平坦化層とを有する半導体装置の製造方法で
あって、第1被膜上に埋め込み部材または平坦化層とな
る第2被膜を形成する第1工程と、第2被膜上に第2被
膜よりもCMP法による研磨速度の小さい第3被膜を堆
積する第2工程と、第3被膜および第2被膜をCMP法
により研磨して埋め込み部材または平坦化層を形成する
第3工程とを含むものである。(1) The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises:
A substrate made of a semiconductor having a circuit element formed on its main surface or a substrate having a semiconductor layer; and a first film formed on any of the coating layers on the main surface of the substrate and having an uneven shape on its surface. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a coating; and an embedding member formed by embedding in a concave portion of the first coating, or a planarization layer that covers the first coating and has a planarized surface. A first step of forming a second coating to be an embedded member or a planarization layer, a second step of depositing a third coating having a lower polishing rate by a CMP method than the second coating on the second coating, and a third coating And a third step of polishing the second coating by a CMP method to form an embedded member or a planarization layer.
【0020】このような半導体装置の製造方法によれ
ば、第3被膜を、CMP法により第2被膜を平坦化する
際のストッパ膜として作用させることができ、下地の凹
凸に依存することなく第2被膜を平坦化することができ
る。なお、第2被膜を第1被膜の凹部に埋め込む場合で
あっても第1被膜を過剰に研磨することがなく、基板全
体の平坦性を向上できる。すなわちエロージョンを抑制
できる。According to such a method of manufacturing a semiconductor device, the third film can function as a stopper film when the second film is planarized by the CMP method, and the third film can be formed without depending on the unevenness of the base. 2 The coating can be flattened. In addition, even when the second coating is embedded in the recess of the first coating, the flatness of the entire substrate can be improved without excessively polishing the first coating. That is, erosion can be suppressed.
【0021】この場合、第3被膜の膜厚は、第2被膜の
研磨量(K2 )と、第3被膜の研磨量(K3 )に第2被
膜の研磨速度(V2 )の第3被膜の研磨速度(V3 )に
対する比(R=V2 /V3 )を乗じた値(K3 ・R)と
の和(K2 +K3 ・R)が、基板の任意の領域において
ほぼ等しくなる第1の条件、または、第1被膜の凹凸形
状に起因する第2被膜の凹部の容積Wと、凹部の側壁に
形成された第3被膜の体積W3 に第2被膜の研磨速度
(V2 )の第3被膜の研磨速度(V3 )に対する比(R
=V2 /V3 )を乗じた値(W3 ・R)とが、ほぼ等し
くなる第2の条件、の何れかの条件で形成することがで
きる。In this case, the thickness of the third film is determined by the polishing amount of the second film (K2) and the polishing amount of the third film (V2). A first condition that a sum (K2 + K3.R) of a value (K3.R) multiplied by a ratio (R = V2 / V3) to a speed (V3) is substantially equal in an arbitrary region of the substrate, or The polishing speed (V3) of the third coating (V3) of the polishing speed (V2) of the second coating is determined by the volume W of the concave portion of the second coating and the volume W3 of the third coating formed on the side wall of the concave portion. ) To the ratio (R
= V2 / V3) can be formed under any one of the second conditions in which the value (W3.R) multiplied by (V3 / R3) is substantially equal.
【0022】第1の条件によれば、基板の任意の領域に
おいて第2被膜と第3被膜との研磨量の和がほぼ等しく
できることから、第2被膜の表面を平坦化でき、第2の
条件によれば、下地凹部に起因する第2被膜の凹部つま
り仮想的な平坦面に対する第2被膜の研磨量減少分(第
2被膜の凹部の容積W)を第3被膜により補償できるた
め、第2被膜の表面を平坦化することが可能となる。な
お、下地凹部に第2被膜を埋め込む場合についても同様
に第2被膜および第1被膜の表面を平坦化でき、エロー
ジョンを抑制できる。According to the first condition, since the sum of the polishing amounts of the second film and the third film can be substantially equal in an arbitrary region of the substrate, the surface of the second film can be flattened. According to the method, the amount of reduction in the polishing amount of the second coating (the volume W of the concave portion of the second coating) with respect to the concave portion of the second coating due to the base concave portion, that is, the virtual flat surface, can be compensated for by the third coating. The surface of the coating can be flattened. In the case where the second coating is buried in the base recess, the surfaces of the second coating and the first coating can be similarly flattened, and erosion can be suppressed.
【0023】なお、第1被膜は絶縁膜であり、第1被膜
の凹部は配線溝または接続孔であり、第2被膜は銅また
は銅合金を主成分とする銅膜であり、埋め込み部材は金
属膜からなる配線またはプラグであり、第3被膜はチタ
ン膜、タンタル膜、タングステン膜、窒化タングステン
膜、窒化タンタル膜から選択された何れかの金属膜とす
ることができる。この場合、エロージョンを抑制して、
第1被膜である絶縁膜の配線溝あるいは接続孔に設計値
に近い膜厚を有する配線またはプラグを形成できる。こ
の結果、半導体装置を設計値通りに製造でき、配線また
はプラグの膜厚減少に起因する信頼性および歩留まりの
低下の要因を排除して半導体装置の信頼性および歩留ま
りを向上できる。The first film is an insulating film, the concave portion of the first film is a wiring groove or a connection hole, the second film is a copper film containing copper or a copper alloy as a main component, and the embedded member is a metal film. The third film is a metal film selected from a titanium film, a tantalum film, a tungsten film, a tungsten nitride film, and a tantalum nitride film. In this case, suppress erosion and
Wiring or plugs having a film thickness close to the designed value can be formed in the wiring grooves or connection holes of the insulating film as the first coating. As a result, the semiconductor device can be manufactured according to the design values, and the reliability and the yield of the semiconductor device can be improved by eliminating the cause of the decrease in the reliability and the yield due to the decrease in the thickness of the wiring or the plug.
【0024】また、銅膜と金属膜との界面に、銅膜と金
属膜との反応を抑制するバリア膜を形成できる。この場
合、銅と金属膜との反応を防止して、銅の導電性能を保
持し、半導体装置の信頼性を向上できる。Further, a barrier film for suppressing the reaction between the copper film and the metal film can be formed at the interface between the copper film and the metal film. In this case, the reaction between copper and the metal film is prevented, the conductivity of copper is maintained, and the reliability of the semiconductor device can be improved.
【0025】(2)本発明の半導体装置の製造方法は、
その主面に回路素子が形成された半導体からなる基板ま
たは半導体層を有する基板と、基板の主面上の何れかの
被膜層に形成された被膜であってその表面に凹凸形状を
有する第1被膜と、第1被膜の凹部に埋め込んで形成さ
れた埋め込み部材、または第1被膜を覆いその表面が平
坦化された平坦化層とを有する半導体装置の製造方法で
あって、第1被膜上に埋め込み部材または平坦化層とな
る第2被膜を形成する第1工程と、第2被膜上にCMP
法による研磨速度が第2被膜とほぼ等しく、かつ、形成
後の表面が平坦化される第3被膜を形成する第2工程
と、第3被膜および第2被膜をCMP法により研磨して
埋め込み部材または平坦化層を形成する第3工程とを含
むものである。(2) The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
A substrate made of a semiconductor having a circuit element formed on its main surface or a substrate having a semiconductor layer; and a first film formed on any of the coating layers on the main surface of the substrate and having an uneven shape on its surface. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a coating; and an embedding member formed by embedding in a concave portion of the first coating, or a planarization layer that covers the first coating and has a planarized surface. A first step of forming a second coating to be an embedding member or a planarizing layer;
A second step of forming a third coating having a polishing rate substantially equal to that of the second coating and having a planarized surface after the formation, and polishing the third coating and the second coating by a CMP method to form an embedded member. Or a third step of forming a flattening layer.
【0026】このような半導体装置の製造方法によれ
ば、第3被膜を犠牲膜として作用させることができ、下
地の凹凸に依存することなく第2被膜を平坦化すること
ができる。第2被膜を第1被膜の凹部に埋め込む場合も
同様にエロージョンを抑制できる。According to such a method of manufacturing a semiconductor device, the third film can function as a sacrificial film, and the second film can be planarized without depending on the irregularities of the base. Erosion can be similarly suppressed when the second coating is embedded in the concave portion of the first coating.
【0027】この場合、第1被膜は、絶縁膜であり、第
2被膜は銅または銅合金を主成分とする銅膜であり、第
3被膜はメッキ法により形成された銅または銅合金を主
成分とする銅膜、または、SOG膜とすることができ
る。この場合、エロージョンを抑制して、第1被膜であ
る絶縁膜の配線溝あるいは接続孔に設計値に近い膜厚を
有する配線またはプラグを形成できる。この結果、半導
体装置を設計値通りに製造でき、配線またはプラグの膜
厚減少に起因する信頼性および歩留まりの低下の要因を
排除して半導体装置の信頼性および歩留まりを向上でき
る。In this case, the first film is an insulating film, the second film is a copper film mainly composed of copper or a copper alloy, and the third film is mainly copper or a copper alloy formed by plating. It can be a copper film or SOG film as a component. In this case, erosion can be suppressed and a wiring or plug having a film thickness close to the designed value can be formed in the wiring groove or the connection hole of the insulating film as the first coating. As a result, the semiconductor device can be manufactured according to the design values, and the reliability and the yield of the semiconductor device can be improved by eliminating the cause of the decrease in the reliability and the yield due to the decrease in the thickness of the wiring or the plug.
【0028】なお、前記した(1)または(2)の製造
方法において、第3被膜を全て除去しても、または、第
1被膜の凹部に第3被膜を残存させてもよい。第1被膜
の凹部に第3被膜を残存させる場合であって、第3被膜
の研磨速度が第2被膜よりも小さく、また第1被膜と同
等の場合には、ディッシングを効果的に抑制できる。In the above-described method (1) or (2), the third coating may be entirely removed or the third coating may be left in the recess of the first coating. In the case where the third coating is left in the concave portion of the first coating, and the polishing rate of the third coating is lower than that of the second coating and equal to that of the first coating, dishing can be effectively suppressed.
【0029】(3)本発明の半導体装置は、その主面に
回路素子が形成された、半導体からなる基板または半導
体層を有する基板と、基板の主面上の何れかの層に形成
され、配線溝または接続孔を有する絶縁膜と、配線溝ま
たは接続孔に埋め込んで形成された配線またはプラグと
を有し、配線またはプラグが形成された絶縁膜の表面が
CMP法により平坦化されている半導体装置であって、
配線またはプラグを構成する金属材料のCMP法による
研磨速度よりも小さな研磨速度を有する材料からなる被
膜が、配線またはプラグ上に配線またはプラグとともに
配線溝または接続孔に埋め込んで形成されているもので
ある。(3) The semiconductor device according to the present invention is formed on a substrate made of a semiconductor or a substrate having a semiconductor layer on which a circuit element is formed on its main surface, and on a layer on the main surface of the substrate, An insulating film having a wiring groove or a connection hole and a wiring or plug embedded in the wiring groove or the connection hole are formed, and the surface of the insulating film on which the wiring or the plug is formed is planarized by a CMP method. A semiconductor device,
A film formed of a material having a polishing rate lower than the polishing rate of the metal material forming the wiring or plug by a CMP method is formed on the wiring or plug by embedding the wiring or plug together with the wiring groove or connection hole. is there.
【0030】このような半導体装置は、前記した(1)
の製造方法において、第3被膜を残存させる場合に製造
される。この場合前記したとおり、配線またはプラグの
ディッシングが効果的に抑制されるため、前記エロージ
ョンの効果とともに配線またはプラグの膜厚(断面積)
を設計値に近くすることが可能となる。したがって半導
体装置の信頼性および歩留まりを向上できる。Such a semiconductor device has the above-mentioned (1)
It is manufactured when the third coating is left in the manufacturing method of the above. In this case, as described above, dishing of the wiring or the plug is effectively suppressed, so that the effect of the erosion and the film thickness (cross-sectional area) of the wiring or the plug are obtained.
Can be made closer to the design value. Therefore, the reliability and yield of the semiconductor device can be improved.
【0031】なお、配線またはプラグは、銅または銅合
金を主成分とする銅膜からなり、被膜は、チタン膜、タ
ンタル膜、タングステン膜、窒化タングステン膜、窒化
タンタル膜から選択された何れかの金属膜とすることが
できる。The wiring or plug is made of a copper film containing copper or a copper alloy as a main component, and the film is made of any one selected from a titanium film, a tantalum film, a tungsten film, a tungsten nitride film, and a tantalum nitride film. It can be a metal film.
【0032】また、銅膜と金属膜との界面に、銅膜と金
属膜との反応を抑制するバリア膜を形成してもよい。Further, a barrier film for suppressing the reaction between the copper film and the metal film may be formed at the interface between the copper film and the metal film.
【0033】[0033]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, the same members are denoted by the same reference numerals, and a repeated description thereof will be omitted.
【0034】(実施の形態1)図1は、本発明の一実施
の形態である半導体装置の一例を示した断面図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing an example of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【0035】本実施の形態1の半導体装置は、半導体基
板1上に形成されたnチャネルMISFETQnおよび
pチャネルMISFETQpを有する。nチャネルMI
SFETQnおよびpチャネルMISFETQpは、C
MISFET(Complimentary-MISFET)を構成して半導
体集積回路を構成することができ、半導体集積回路に
は、図示はしないが、抵抗、コンデンサ等の受動素子を
含めることができる。なお、本実施の形態ではCMIS
FETを例示するが、nチャネルMISFETQnまた
はpチャネルMISFETQpの単一チャネルのMIS
FETで半導体集積回路を構成してもよい。さらに、本
実施の形態ではMISFETを例示するが、バイポーラ
トランジスタまたはBi−CMISFET等他のトラン
ジスタ構造の素子を用いて半導体集積回路を構成しても
よい。The semiconductor device according to the first embodiment has an n-channel MISFET Qn and a p-channel MISFET Qp formed on a semiconductor substrate 1. n-channel MI
The SFET Qn and the p-channel MISFET Qp
A semiconductor integrated circuit can be formed by forming a MISFET (Complimentary-MISFET). Although not shown, the semiconductor integrated circuit can include passive elements such as a resistor and a capacitor. In the present embodiment, CMIS
An FET is illustrated, but a single-channel MIS of an n-channel MISFET Qn or a p-channel MISFET Qp
The semiconductor integrated circuit may be constituted by the FET. Further, in this embodiment, a MISFET is illustrated, but a semiconductor integrated circuit may be formed using an element having another transistor structure such as a bipolar transistor or a Bi-CMISFET.
【0036】半導体基板1には、その主面近傍に素子分
離領域2が形成され、素子分離領域2で囲まれた活性領
域には、p型の不純物(たとえばボロン(B))が低濃
度に導入されたp型ウェル3およびn型の不純物(たと
えばリン(P)、ヒ素(As))が低濃度に導入された
n型ウェル4が形成されている。nチャネルMISFE
TQnはp型ウェル3の活性領域主面に、pチャネルM
ISFETQpは、n型ウェル4の活性領域主面に形成
されている。素子分離領域2は、半導体基板1の主面の
浅溝内に形成され、たとえばシリコン酸化膜からなる。
なお、本実施の形態1では半導体基板1として半導体か
らなる基板を例示しているが、表面に単結晶の半導体層
を有するSOI基板、あるいは表面に多結晶シリコン膜
を有するガラス基板であってもよい。An element isolation region 2 is formed in the vicinity of the main surface of semiconductor substrate 1, and an active region surrounded by element isolation region 2 contains a low concentration of p-type impurities (for example, boron (B)). The introduced p-type well 3 and the n-type well 4 into which n-type impurities (for example, phosphorus (P) and arsenic (As)) are introduced at a low concentration are formed. n-channel MISFE
TQn is provided on the main surface of the active region of the p-type well 3 by a p-channel M
ISFET Qp is formed on the main surface of the active region of n-type well 4. Element isolation region 2 is formed in a shallow groove on the main surface of semiconductor substrate 1 and is made of, for example, a silicon oxide film.
In the first embodiment, a semiconductor substrate is exemplified as the semiconductor substrate 1. However, an SOI substrate having a single-crystal semiconductor layer on the surface or a glass substrate having a polycrystalline silicon film on the surface may be used. Good.
【0037】nチャネルMISFETQnは、p型ウェ
ル3の主面上にゲート絶縁膜5を介して形成されたゲー
ト電極6と、ゲート電極6の両側の半導体基板1の主面
に形成された不純物半導体領域7とを有するものであ
る。また、pチャネルMISFETQpは、n型ウェル
4の主面上にゲート絶縁膜5を介して形成されたゲート
電極6と、ゲート電極6の両側の半導体基板1の主面に
形成された不純物半導体領域8とを有するものである。The n-channel MISFET Qn has a gate electrode 6 formed on the main surface of the p-type well 3 via a gate insulating film 5 and an impurity semiconductor formed on the main surface of the semiconductor substrate 1 on both sides of the gate electrode 6. And a region 7. The p-channel MISFET Qp includes a gate electrode 6 formed on the main surface of the n-type well 4 via the gate insulating film 5 and an impurity semiconductor region formed on the main surface of the semiconductor substrate 1 on both sides of the gate electrode 6. 8 is provided.
【0038】ゲート絶縁膜5は、数nmの膜厚を有する
シリコン酸化膜からなりたとえば熱CVD法により形成
することができる。ゲート電極6は、たとえば低抵抗多
結晶シリコン膜からなり、その上層に、タングステン
(W)、コバルト(CO)等のシリサイド層、あるいは
窒化チタン(TiN)、窒化タングステン(WN)等の
バリアメタルを介したタングステン(W)、モリブデン
(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等の金属
層を形成して低抵抗化を図ってもよい。The gate insulating film 5 is made of a silicon oxide film having a thickness of several nm and can be formed by, for example, a thermal CVD method. The gate electrode 6 is made of, for example, a low-resistance polycrystalline silicon film, and a silicide layer such as tungsten (W) or cobalt (CO) or a barrier metal such as titanium nitride (TiN) or tungsten nitride (WN) is formed thereon. A low resistance may be achieved by forming a metal layer of tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), or the like.
【0039】不純物半導体領域7、8は、nチャネルM
ISFETQn、pチャネルMISFETQpのソース
・ドレイン領域として機能するものである。不純物半導
体領域7にはn型不純物(たとえばリンまたはヒ素)が
導入され、不純物半導体領域8にはp型不純物(たとえ
ばボロン)が導入される。不純物半導体領域7、8は、
不純物が低濃度に導入された低濃度不純物半導体領域
と、不純物が高濃度に導入された高濃度不純物半導体領
域とからなるいわゆるLDD(Lightly Doped Drain )
構造としてもよい。また、不純物半導体領域7、8の上
部には、タングステンシリサイド(WSix )、モリブ
デンシリサイド(MoSix )、チタンシリサイド(T
iSix )、タンタルシリサイド(TaSix )などの
高融点金属シリサイド膜を形成してもよい。The impurity semiconductor regions 7 and 8 have an n-channel M
It functions as the source / drain region of the ISFET Qn and the p-channel MISFET Qp. An n-type impurity (eg, phosphorus or arsenic) is introduced into impurity semiconductor region 7, and a p-type impurity (eg, boron) is introduced into impurity semiconductor region 8. The impurity semiconductor regions 7 and 8
A so-called LDD (Lightly Doped Drain) comprising a low-concentration impurity semiconductor region in which impurities are introduced at a low concentration and a high-concentration impurity semiconductor region in which impurities are introduced at a high concentration.
It may have a structure. Further, the upper portion of the impurity semiconductor regions 7,8, tungsten silicide (WSi x), molybdenum silicide (MoSi x), titanium silicide (T
i Si x), a refractory metal silicide film such as tantalum silicide (TaSi x) may be formed.
【0040】ゲート電極6の側面および上面にはサイド
ウォールスペーサ9およびキャップ絶縁膜10がそれぞ
れ形成されている。サイドウォールスペーサ9およびキ
ャップ絶縁膜10は、たとえばシリコン酸化膜あるいは
シリコン窒化膜とすることができ、シリコン窒化膜を用
いる場合には、そのシリコン窒化膜からなるサイドウォ
ールスペーサ9およびキャップ絶縁膜10をマスクとし
て用い、後に説明する層間絶縁膜に自己整合的に接続孔
を開口することができる。A side wall spacer 9 and a cap insulating film 10 are formed on the side and upper surfaces of the gate electrode 6, respectively. The sidewall spacer 9 and the cap insulating film 10 can be, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film. When a silicon nitride film is used, the side wall spacer 9 and the cap insulating film 10 made of the silicon nitride film are used. A connection hole can be opened in a self-aligned manner in an interlayer insulating film described later by using the mask as a mask.
【0041】半導体基板1、nチャネルMISFETQ
nおよびpチャネルMISFETQpの上面には層間絶
縁膜11が形成されている。層間絶縁膜11として、B
PSG(Boro-Phospho-Silicate Glass )膜またはPS
G(Phospho−Silicate Glass)
膜等のリフロー膜を用いることができるが、層間絶縁膜
11の下部もしくは上部にCVD法またはスパッタ法に
より形成されたシリコン酸化膜とSOG(SpinOn
Glass )膜の積層膜とすることもできる。Semiconductor substrate 1, n-channel MISFET Q
An interlayer insulating film 11 is formed on the upper surfaces of the n and p channel MISFETs Qp. B as the interlayer insulating film 11
PSG (Boro-Phospho-Silicate Glass) membrane or PS
G (Phospho-Silicate Glass)
Although a reflow film such as a film can be used, a silicon oxide film and SOG (SpinOn) formed by CVD or sputtering below or above the interlayer insulating film 11 can be used.
Glass) film.
【0042】不純物半導体領域7、8上の層間絶縁膜1
1には、接続孔12が設けられ、接続孔12には、たと
えばスパッタ法により形成されたタングステン膜13
a、およびたとえばブランケットCVD法あるいは選択
CVD法により形成されたタングステン膜13bからな
るプラグ13が形成されている。Interlayer insulating film 1 on impurity semiconductor regions 7 and 8
1 is provided with a connection hole 12, and the connection hole 12 has a tungsten film 13 formed by, for example, a sputtering method.
a and a plug 13 made of, for example, a tungsten film 13b formed by a blanket CVD method or a selective CVD method.
【0043】層間絶縁膜11の上層には、第1層配線M
1を形成するための配線形成用絶縁膜14が形成されて
いる。また、配線形成用絶縁膜14には、配線溝15が
形成され、配線溝15には、第1層配線M1が形成され
ている。配線形成用絶縁膜14は、たとえばCVD法で
形成されたシリコン酸化膜とすることができる。On the upper layer of the interlayer insulating film 11, a first layer wiring M
1 is formed on the wiring forming insulating film 14. Further, a wiring groove 15 is formed in the wiring forming insulating film 14, and a first layer wiring M <b> 1 is formed in the wiring groove 15. The wiring forming insulating film 14 can be, for example, a silicon oxide film formed by a CVD method.
【0044】第1層配線M1は、たとえば窒化チタン
(TiN)からなるバリア層16aと、たとえば銅(C
u)からなる主導電層16bとからなる。このように主
導電層16bを抵抗率の小さな銅等の材料を用いるた
め、第1層配線M1の抵抗値を低減でき、集積回路素子
間の配線抵抗を低減して回路の遅延時間を短縮し、半導
体装置の応答速度を向上してその性能を向上できる。The first layer wiring M1 includes a barrier layer 16a made of, for example, titanium nitride (TiN) and a copper (C)
u) of the main conductive layer 16b. As described above, since the material such as copper having a small resistivity is used for the main conductive layer 16b, the resistance value of the first layer wiring M1 can be reduced, the wiring resistance between the integrated circuit elements is reduced, and the circuit delay time is reduced. The response speed of the semiconductor device can be improved to improve its performance.
【0045】なお、バリア層16aとしては、窒化チタ
ンに代えてタンタル(Ta)、窒化タングステン(W
N)、窒化タンタル(TaN)、酸化タンタル(Ta
O)、酸窒化シリコン(SiON)を用いることができ
る。また、主導電層16bには、銅に代えてアルミニウ
ム(Al)、タングステン(W)を用いることができ
る。バリア層16aは、主導電層16bを構成する金属
元素の拡散を防止して、配線間の絶縁性を確保し、半導
体装置の性能および信頼性を高く保つ機能を持つ。The barrier layer 16a is made of tantalum (Ta) or tungsten nitride (W) instead of titanium nitride.
N), tantalum nitride (TaN), tantalum oxide (Ta
O) and silicon oxynitride (SiON). In addition, aluminum (Al) and tungsten (W) can be used for the main conductive layer 16b instead of copper. The barrier layer 16a has a function of preventing diffusion of a metal element constituting the main conductive layer 16b, securing insulation between wirings, and maintaining high performance and reliability of the semiconductor device.
【0046】第1層配線M1および配線形成用絶縁膜1
4の上層には、第1層配線M1と後に説明する第2層配
線M2との層間を絶縁する層間絶縁膜17が形成されて
いる。層間絶縁膜17は、層間絶縁膜11と同様に構成
できるが、耐熱性に劣る銅からなる主導電層16bがす
でに形成された状態で層間絶縁膜17が形成されること
となるから、BPSG膜またはPSG膜等のリフロー膜
を用いることは好ましくなく、CVD法またはスパッタ
法により形成されたシリコン酸化膜あるいはシリコン酸
化膜とSOG膜との積層膜とすることが好ましい。SO
G膜を用いることにより、このSOG膜が平坦化層とし
て機能し、層間絶縁膜17の表面の凹凸をなくすことが
できる。これにより層間絶縁膜17に形成されるプラグ
等をCMP法により研磨して形成する際の研磨残りを防
止して配線間の絶縁性を向上できる。First-layer wiring M1 and wiring-forming insulating film 1
An interlayer insulating film 17 for insulating between the first layer wiring M1 and a second layer wiring M2 to be described later is formed in the upper layer of the fourth layer. The interlayer insulating film 17 can be configured in the same manner as the interlayer insulating film 11, but since the interlayer insulating film 17 is formed in a state where the main conductive layer 16b made of copper having poor heat resistance has already been formed, the BPSG film is formed. Alternatively, it is not preferable to use a reflow film such as a PSG film, and it is preferable to use a silicon oxide film formed by a CVD method or a sputtering method or a stacked film of a silicon oxide film and an SOG film. SO
By using the G film, this SOG film functions as a flattening layer, and the surface of the interlayer insulating film 17 can be made uneven. This can prevent the unpolished portion when the plugs and the like formed in the interlayer insulating film 17 are formed by polishing by the CMP method, thereby improving the insulation between the wirings.
【0047】層間絶縁膜17には、接続孔18が形成さ
れ、接続孔18には、プラグ13と同様なプラグ19が
形成されている。すなわち、プラグ19は、たとえばス
パッタ法により形成されたタングステン膜19a、およ
びたとえばブランケットCVD法あるいは選択CVD法
により形成されたタングステン膜19bからなる。A connection hole 18 is formed in the interlayer insulating film 17, and a plug 19 similar to the plug 13 is formed in the connection hole 18. That is, plug 19 is formed of a tungsten film 19a formed by, for example, a sputtering method and a tungsten film 19b formed by, for example, a blanket CVD method or a selective CVD method.
【0048】層間絶縁膜17上には、第2層配線M2を
形成するための配線形成用絶縁膜20が形成されてい
る。また、配線形成用絶縁膜20には、配線溝21が形
成され、配線溝21には、第2層配線M2が形成されて
いる。第2層配線M2は、第1層配線M1と同様に、バ
リア層22aと主導電層22bとからなる。配線形成用
絶縁膜20、配線溝21、第2層配線M2のその他の構
成については、各々配線形成用絶縁膜14、配線溝1
5、第1層配線M1と同様であるため、説明を省略す
る。On the interlayer insulating film 17, a wiring forming insulating film 20 for forming the second layer wiring M2 is formed. Further, a wiring groove 21 is formed in the wiring forming insulating film 20, and a second layer wiring M2 is formed in the wiring groove 21. The second layer wiring M2 includes a barrier layer 22a and a main conductive layer 22b, like the first layer wiring M1. For other configurations of the wiring forming insulating film 20, the wiring groove 21, and the second layer wiring M2, the wiring forming insulating film 14, the wiring groove 1
5, since it is the same as the first layer wiring M1, the description is omitted.
【0049】ここでは、第2層配線M2までを図示して
本実施の形態の半導体装置を説明するが、同様に第3層
あるいはそれ以上の配線層を構成してさらに多層の半導
体装置とすることができることは言うまでもない。Here, the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to the second layer wiring M2. However, similarly, a third or higher wiring layer is formed to obtain a multilayer semiconductor device. It goes without saying that it can be done.
【0050】次に、本実施の形態1の半導体装置の製造
方法について説明する。図2〜図17は、本実施の形態
1の半導体装置の製造方法の一例を工程順に示した断面
図または平面図である。Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described. 2 to 17 are cross-sectional views or plan views illustrating an example of the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps.
【0051】まず、p- 形の単結晶シリコンからなる半
導体基板1を用意し、素子分離領域2が形成される領域
に開口を有するフォトレジスト膜をパターニングし、半
導体基板1に浅溝を形成する。次に、フォトレジスト膜
を除去し、前記浅溝を埋め込むシリコン酸化膜を半導体
基板1の全面に堆積して、このシリコン酸化膜をCMP
法により研磨する。これにより浅溝以外の領域の半導体
基板1上の前記シリコン酸化膜を除去して浅溝内に素子
分離領域2を形成する。Firstly, p - and a semiconductor substrate 1 made of the form of single crystal silicon, patterning the photoresist film having an opening in a region where the element isolation region 2 is formed, to form a shallow trench in the semiconductor substrate 1 . Next, the photoresist film is removed, a silicon oxide film filling the shallow groove is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and this silicon oxide film is
Polishing by the method. As a result, the silicon oxide film on the semiconductor substrate 1 in a region other than the shallow groove is removed, and an element isolation region 2 is formed in the shallow groove.
【0052】次に、p型ウェル3が形成される領域に開
口を有するフォトレジスト膜をパターニングし、このフ
ォトレジスト膜をマスクとして、p形の導電形にするた
めの不純物、たとえばボロンをイオン注入する。前記フ
ォトレジスト膜を除去した後、n型ウェル4が形成され
る領域に開口を有するフォトレジスト膜をパターニング
し、このフォトレジスト膜をマスクとして、n形の導電
形にするための不純物、たとえばリンをイオン注入す
る。さらに、前記フォトレジスト膜を除去した後、半導
体基板1に熱処理を施して前記不純物を活性化し、p型
ウェル3およびn型ウェル4を形成する(図2)。Next, a photoresist film having an opening in a region where the p-type well 3 is to be formed is patterned, and using this photoresist film as a mask, an impurity such as boron is ion-implanted into a p-type conductivity type. I do. After removing the photoresist film, a photoresist film having an opening in a region where the n-type well 4 is to be formed is patterned, and using this photoresist film as a mask, an impurity for forming an n-type conductivity type, for example, phosphorus. Is ion-implanted. Further, after removing the photoresist film, a heat treatment is performed on the semiconductor substrate 1 to activate the impurities, thereby forming a p-type well 3 and an n-type well 4 (FIG. 2).
【0053】次に、半導体基板1の主面上にゲート絶縁
膜5となるシリコン酸化膜、ゲート電極6となる多結晶
シリコン膜およびキャップ絶縁膜10となるシリコン酸
化膜を順次堆積して積層膜を形成し、フォトリソグラフ
ィによりパターニングされたフォトレジスト膜をマスク
として前記積層膜をエッチングし、ゲート絶縁膜5、ゲ
ート電極6およびキャップ絶縁膜10を形成する(図
3)。ゲート絶縁膜5はたとえば熱CVD法により堆積
することができ、ゲート電極6はCVD法により形成す
ることができるが、その抵抗値を低減するためにn形の
不純物(例えばP)をドープしてもよい。なお、ゲート
電極6の上部にタングステンシリサイド(WSix )、
モリブデンシリサイド(MoSix )、チタンシリサイ
ド(TiSix )、タンタルシリサイド(TaSix )
などの高融点金属シリサイド膜を積層してもよく、窒化
チタン(TiN)、窒化タングステン(WN)等のバリ
ア層を介してタングステン(W)、モリブデン(M
o)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等の金属層を
形成してもよい。キャップ絶縁膜10はたとえばCVD
法により堆積することができる。Next, a silicon oxide film serving as a gate insulating film 5, a polycrystalline silicon film serving as a gate electrode 6, and a silicon oxide film serving as a cap insulating film 10 are sequentially deposited on the main surface of the semiconductor substrate 1 to form a laminated film. Is formed, and the laminated film is etched using a photoresist film patterned by photolithography as a mask to form a gate insulating film 5, a gate electrode 6, and a cap insulating film 10 (FIG. 3). The gate insulating film 5 can be deposited by, for example, a thermal CVD method, and the gate electrode 6 can be formed by a CVD method. However, in order to reduce the resistance value, an n-type impurity (for example, P) is doped. Is also good. Tungsten silicide on top of the gate electrode 6 (WSi x),
Molybdenum silicide (MoSi x), titanium silicide (TiSi x), tantalum silicide (TaSi x)
Or a high melting point metal silicide film such as tungsten (W) or molybdenum (M) through a barrier layer such as titanium nitride (TiN) or tungsten nitride (WN).
o), a metal layer such as titanium (Ti) or tantalum (Ta) may be formed. The cap insulating film 10 is formed, for example, by CVD.
It can be deposited by a method.
【0054】次に、nチャネルMISFETQnが形成
される領域に開口を有するフォトレジスト膜をパターニ
ングし、このフォトレジスト膜とキャップ絶縁膜10と
をマスクとしてn型の導電型の不純物、たとえばリンを
イオン注入し、不純物半導体領域7をゲート電極6に対
して自己整合的に形成する。前記フォトレジスト膜を除
去した後、pチャネルMISFETQpが形成される領
域に開口を有するフォトレジスト膜をパターニングし、
このフォトレジスト膜とキャップ絶縁膜10とをマスク
としてp型の導電型の不純物、たとえばボロンをイオン
注入し、不純物半導体領域8をゲート電極6に対して自
己整合的に形成する。さらに、半導体基板1上にCVD
法で酸化シリコン膜を堆積した後、反応性イオンエッチ
ング(RIE)法でこの酸化シリコン膜を異方性エッチ
ングすることにより、ゲート電極6の側壁にサイドウォ
ールスペーサ9を形成する(図4)。なお、さらに、フ
ォトレジスト膜、キャップ絶縁膜10およびサイドウォ
ールスペーサ9をマスクとして不純物半導体領域7また
は不純物半導体領域8にその導電型に応じた不純物を高
濃度にイオン注入し、いわゆるLDD構造の不純物半導
体領域を形成してもよい。また、この段階で、不純物半
導体領域7、8の表面に、タングステンまたはコバルト
のシリサイド膜を形成し、不純物半導体領域7、8のシ
ート抵抗およびプラグ13との接触抵抗を低減するよう
にしてもよい。Next, a photoresist film having an opening in a region where the n-channel MISFET Qn is to be formed is patterned, and using this photoresist film and the cap insulating film 10 as a mask, an n-type conductive impurity such as phosphorus is ionized. Implantation is performed to form the impurity semiconductor region 7 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 6. After removing the photoresist film, a photoresist film having an opening in a region where the p-channel MISFET Qp is formed is patterned,
Using the photoresist film and the cap insulating film 10 as a mask, a p-type impurity such as boron is ion-implanted to form an impurity semiconductor region 8 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 6. Further, the CVD is performed on the semiconductor substrate 1.
After depositing a silicon oxide film by the method, the silicon oxide film is anisotropically etched by a reactive ion etching (RIE) method to form a sidewall spacer 9 on the side wall of the gate electrode 6 (FIG. 4). Furthermore, impurities corresponding to the conductivity type are ion-implanted into the impurity semiconductor region 7 or the impurity semiconductor region 8 at a high concentration using the photoresist film, the cap insulating film 10 and the sidewall spacers 9 as a mask, thereby forming a so-called LDD-structure impurity. A semiconductor region may be formed. At this stage, a tungsten or cobalt silicide film may be formed on the surfaces of the impurity semiconductor regions 7 and 8 to reduce the sheet resistance of the impurity semiconductor regions 7 and 8 and the contact resistance with the plug 13. .
【0055】次に、半導体基板1上にスパッタ法または
CVD法で酸化シリコン膜を堆積し、層間絶縁膜11を
形成する。層間絶縁膜11の表面は、CMP法を用いて
平坦化することができる。さらに、半導体基板1の主面
の不純物半導体領域7、8上の層間絶縁膜11に、フォ
トリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて接続
孔12を開口する(図5)。Next, a silicon oxide film is deposited on the semiconductor substrate 1 by a sputtering method or a CVD method to form an interlayer insulating film 11. The surface of the interlayer insulating film 11 can be planarized by using the CMP method. Further, a connection hole 12 is formed in the interlayer insulating film 11 on the impurity semiconductor regions 7 and 8 on the main surface of the semiconductor substrate 1 by using a photolithography technique and an etching technique (FIG. 5).
【0056】次に、スパッタ法によりタングステン膜1
3aを堆積し、さらにブランケットCVD法によりタン
グステン膜13bを堆積する(図6)。Next, the tungsten film 1 is formed by sputtering.
3a, and a tungsten film 13b is further deposited by blanket CVD (FIG. 6).
【0057】次に、接続孔12以外の層間絶縁膜11上
のタングステン膜13bおよびタングステン膜13aを
CMP法により除去し、プラグ13を形成する(図
7)。Next, the tungsten film 13b and the tungsten film 13a on the interlayer insulating film 11 other than the connection holes 12 are removed by the CMP method to form the plug 13 (FIG. 7).
【0058】次に、層間絶縁膜11およびプラグ13上
に配線形成用絶縁膜14を堆積する。配線形成用絶縁膜
14は、第1層配線M1をCMP法で形成するために形
成されるものであり、たとえばCVD法またはスパッタ
法により形成されたシリコン酸化膜とすることができ
る。配線形成用絶縁膜14の膜厚は、たとえば0.5μm
あるいはそれよりも若干厚くすることができる。Next, an insulating film 14 for forming a wiring is deposited on the interlayer insulating film 11 and the plug 13. The wiring forming insulating film 14 is formed to form the first layer wiring M1 by a CMP method, and may be a silicon oxide film formed by, for example, a CVD method or a sputtering method. The thickness of the wiring forming insulating film 14 is, for example, 0.5 μm.
Alternatively, it can be slightly thicker.
【0059】次に、第1層配線M1が形成される領域に
開口を有するフォトレジスト膜を形成し、このフォトレ
ジスト膜をマスクとして配線形成用絶縁膜14をエッチ
ングし、配線溝15を形成する(図8)。Next, a photoresist film having an opening in a region where the first layer wiring M1 is formed is formed, and the wiring forming insulating film 14 is etched using the photoresist film as a mask to form a wiring groove 15. (FIG. 8).
【0060】次に、配線溝15の内部を含む配線形成用
絶縁膜14の表面にバリア層16aとなる窒化チタン膜
23を堆積する(図9)。窒化チタン膜23は、たとえ
ばCVD法あるいはスパッタ法により堆積することがで
きる。窒化チタン膜23の堆積は、後に説明する銅膜の
密着性の向上および銅の拡散防止のために行うものであ
る。なお、窒化チタン膜に代えてタンタル等の金属膜あ
るいは窒化タンタル膜等であってもよい。また、次工程
である銅膜の堆積直前に窒化チタン膜23の表面をスパ
ッタエッチすることも可能である。このようなスパッタ
エッチにより、窒化チタン膜23の表面に吸着した水、
酸素分子等を除去し、銅膜の接着性を改善することがで
きる。Next, a titanium nitride film 23 serving as a barrier layer 16a is deposited on the surface of the wiring forming insulating film 14 including the inside of the wiring groove 15 (FIG. 9). The titanium nitride film 23 can be deposited by, for example, a CVD method or a sputtering method. The deposition of the titanium nitride film 23 is performed for improving the adhesion of the copper film and preventing the diffusion of copper, which will be described later. Note that a metal film such as tantalum or a tantalum nitride film may be used instead of the titanium nitride film. It is also possible to sputter-etch the surface of the titanium nitride film 23 immediately before the next step of depositing the copper film. By such sputter etching, water adsorbed on the surface of the titanium nitride film 23,
Oxygen molecules and the like can be removed, and the adhesiveness of the copper film can be improved.
【0061】次に、主導電層16bとなる金属、たとえ
ば銅膜24をスパッタ法により堆積する(図10)。ス
パッタ法による銅膜24の堆積条件を例示すれば、反応
圧力0.2mTorr以下とし、銅ターゲットから基板ま
での距離を20cm以上にする条件とすることができ
る。このようにスパッタ法を用いることにより、CVD
法、メッキ法等、プロセスの複雑な堆積工程、導電率等
膜質に問題の生ずる可能性のある工程を採用することな
く、技術的に安定した工程を用いて良質な銅膜を安定に
形成することができる。なお、スパッタ法により堆積さ
れた銅膜24の段差被覆性は良好でないため、この段階
では、銅膜24は配線溝15内に完全には埋め込まれな
い。Next, a metal to be the main conductive layer 16b, for example, a copper film 24 is deposited by a sputtering method (FIG. 10). As an example of the conditions for depositing the copper film 24 by the sputtering method, the reaction pressure can be set to 0.2 mTorr or less, and the distance from the copper target to the substrate can be set to 20 cm or more. By using the sputtering method as described above, CVD
High quality copper film is stably formed using technically stable process without employing complicated process such as deposition method and plating process, or process that may cause problems in film quality such as conductivity. be able to. Since the step coverage of the copper film 24 deposited by the sputtering method is not good, the copper film 24 is not completely buried in the wiring groove 15 at this stage.
【0062】次に、半導体基板1に熱処理を施し、銅膜
24をリフローさせて、配線溝15に完全に埋め込まれ
た銅膜25を形成する(図11)。熱処理の条件は、た
とえば不活性ガスあるいは水素雰囲気の20Torr程
度の減圧下における450℃、5分間の加熱を例示でき
る。Next, a heat treatment is performed on the semiconductor substrate 1 to reflow the copper film 24 to form a copper film 25 completely embedded in the wiring groove 15 (FIG. 11). Examples of the heat treatment conditions include heating at 450 ° C. for 5 minutes under a reduced pressure of about 20 Torr in an inert gas or hydrogen atmosphere.
【0063】次に、銅膜25の表面にストッパ膜26を
形成し(図12)、配線形成用絶縁膜14上の余分なス
トッパ膜26、銅膜25および窒化チタン膜23を除去
し、主導電層16bおよびバリア層16aからなる第1
層配線M1を形成する(図13)。ストッパ膜26、銅
膜25および窒化チタン膜23の除去には、CMP法を
用いる。また、このCMP法による研磨の際にストッパ
膜26が形成されているため、配線形成用絶縁膜14お
よび第1層配線M1のエロージョンを抑制できる。この
点を図14を用いて説明する。Next, a stopper film 26 is formed on the surface of the copper film 25 (FIG. 12), and the extra stopper film 26, copper film 25 and titanium nitride film 23 on the wiring forming insulating film 14 are removed. A first layer including a conductive layer 16b and a barrier layer 16a;
The layer wiring M1 is formed (FIG. 13). The CMP method is used to remove the stopper film 26, the copper film 25, and the titanium nitride film 23. Further, since the stopper film 26 is formed during the polishing by the CMP method, erosion of the wiring forming insulating film 14 and the first layer wiring M1 can be suppressed. This will be described with reference to FIG.
【0064】図14(a)〜(c)は、第1層配線M1
の配線密度が大(密)な領域の一部断面を、図14
(d)〜(f)は、第1層配線M1の配線密度が小
(疎)な領域の一部断面を示している。CMP法による
研磨前の銅膜25の表面形状は、配線形成用絶縁膜14
の凹凸つまり配線溝15に応じて凹凸が形成されてい
る。また、ストッパ膜26は、比較的薄い膜厚であるた
め、銅膜25の表面形状に沿って形成されている(図1
4(a)および(d))。FIGS. 14A to 14C show the first layer wiring M1.
FIG. 14 shows a partial cross section of a region where the wiring density is high (dense).
(D) to (f) show partial cross sections of a region where the wiring density of the first layer wiring M1 is low (sparse). The surface shape of the copper film 25 before polishing by the CMP method is the same as that of the wiring-forming insulating film 14.
The unevenness is formed according to the wiring groove 15. Since the stopper film 26 has a relatively small thickness, it is formed along the surface shape of the copper film 25 (FIG. 1).
4 (a) and (d)).
【0065】ストッパ膜26は、そのCMP法による研
磨速度が銅膜25の研磨速度よりも小さい材料で構成さ
れ、たとえばチタン(Ti)膜、タンタル(Ta)膜、
タングステン(W)膜、窒化タングステン(WN)膜、
窒化タンタル(TaN)膜から選択される。ストッパ膜
26はスパッタ法で形成できるが、CVD法により形成
してもよい。なお、一般的なCMP法による研磨速度を
例示すると、銅膜が130nm/min、窒化チタン膜が10
0nm/minであるのに対し、チタン膜およびタンタル膜は
各々40nm/minおよび30nm/minと低い。The stopper film 26 is made of a material whose polishing rate by the CMP method is lower than that of the copper film 25. For example, a titanium (Ti) film, a tantalum (Ta) film,
Tungsten (W) film, tungsten nitride (WN) film,
It is selected from a tantalum nitride (TaN) film. Although the stopper film 26 can be formed by a sputtering method, it may be formed by a CVD method. In addition, when the polishing rate by a general CMP method is exemplified, a copper film is 130 nm / min, and a titanium nitride film is 10 nm / min.
While it is 0 nm / min, the titanium film and the tantalum film are as low as 40 nm / min and 30 nm / min, respectively.
【0066】ストッパ膜26は、基板全面に均一な膜厚
で形成されるため、配線密度が大な領域(図14
(a))と配線密度が小な領域(図14(d))とで
は、CMP法により研磨するべきストッパ膜26の量が
相違する。つまり、配線密度が大な領域では、凹部の側
壁に相当する分だけ研磨するべきストッパ膜26の量が
多くなる。一方、配線密度が小な領域では、CMP法に
より研磨するべき銅膜25の量が多くなる。そこで、銅
膜25とストッパ膜26との研磨量の和が、半導体基板
1の任意の領域でその研磨速度がほぼ一致するようにス
トッパ膜26を形成すれば、CMP法による研磨が終了
した段階で、配線密度が大であってもあるいは小であっ
ても各領域でのジャストエッチをほぼ同時に達成するこ
とが可能となる。Since the stopper film 26 is formed with a uniform film thickness over the entire surface of the substrate, a region where the wiring density is high (FIG. 14)
The amount of the stopper film 26 to be polished by the CMP method differs between (a)) and the region where the wiring density is low (FIG. 14 (d)). That is, in a region where the wiring density is high, the amount of the stopper film 26 to be polished is increased by an amount corresponding to the side wall of the concave portion. On the other hand, in a region where the wiring density is low, the amount of the copper film 25 to be polished by the CMP method increases. Therefore, if the stopper film 26 is formed so that the sum of the polishing amounts of the copper film 25 and the stopper film 26 substantially matches the polishing rate in an arbitrary region of the semiconductor substrate 1, the polishing by the CMP method is completed. Therefore, even if the wiring density is large or small, it is possible to achieve just etch in each region almost simultaneously.
【0067】この状況を示したのが図14(b)、
(c)、(e)、(f)である。研磨途中において配線
密度が大な領域(図14(b))では、研磨すべき銅膜
25の量は少ないがストッパ膜26の量が多く、一方、
配線密度が小な領域(図14(e))では、研磨すべき
銅膜25の量は多いがストッパ膜26の量が少ないた
め、ほぼ同量だけ研磨されており、両者の研磨が終了す
るジャストエッチ状態は、ほぼ同時に達成される(図1
4(c)および(f))。FIG. 14B shows this situation.
(C), (e), and (f). In the region where the wiring density is high during the polishing (FIG. 14B), the amount of the copper film 25 to be polished is small but the amount of the stopper film 26 is large.
In the region where the wiring density is low (FIG. 14E), since the amount of the copper film 25 to be polished is large but the amount of the stopper film 26 is small, the polishing is performed by almost the same amount, and the polishing of both ends. The just-etch condition is achieved almost simultaneously (FIG. 1
4 (c) and (f)).
【0068】なお、図15は、配線密度が大な領域(図
15(a))と配線密度が小な領域(図15(b))の
一例を示しており、図15(a)のA−A線断面を示し
たのが図14(a)〜(c)であり、図15(b)のB
−B線断面を示したのが図14(d)〜(f)である。FIG. 15 shows an example of a region where the wiring density is high (FIG. 15 (a)) and a region where the wiring density is low (FIG. 15 (b)). FIGS. 14A to 14C show cross sections taken along line -A, and FIG.
FIGS. 14D to 14F show cross sections taken along line -B.
【0069】このような、ストッパ膜26の膜厚は、銅
膜25の研磨量K2 と、ストッパ膜26の研磨量K3 に
各々の研磨速度比R(R=銅膜25の研磨速度V2 /ス
トッパ膜26の研磨速度V3 )を乗じた値の和(K2 +
K3 ・R)が、任意の領域においてほぼ等しくなるよう
に形成できる。あるいは、図15(c)に示すように、
配線溝15の形状に起因する銅膜25の凹部の容積W
と、凹部の側壁に形成されたストッパ膜26の体積W3
に前記研磨速度比Rを乗じた値W3 ・Rとが、ほぼ等し
くなるように形成できる。The thickness of the stopper film 26 depends on the polishing rate ratio R (R = polishing rate V2 of the copper film 25 / stopper) to the polishing amount K2 of the copper film 25 and the polishing amount K3 of the stopper film 26. The sum of the values multiplied by the polishing rate V3 of the film 26 (K2 +
K3.R) can be formed to be substantially equal in any region. Alternatively, as shown in FIG.
The volume W of the concave portion of the copper film 25 due to the shape of the wiring groove 15
And the volume W3 of the stopper film 26 formed on the side wall of the concave portion.
And a value W3 · R obtained by multiplying the above by the polishing rate ratio R are substantially equal to each other.
【0070】このようなストッパ膜26が形成されてい
るため、銅膜25の研磨量の不足をストッパ膜26で補
い、半導体基板1の全面にわたって均一にストッパ膜2
6および銅膜25を研磨して、配線密度の相違により発
生するエロージョンを抑制することが可能となる。この
結果、半導体装置の第1層配線M1の膜厚(断面積)を
設計値通りに形成し、その信頼性と歩留まりを向上でき
る。Since the stopper film 26 is formed, the insufficient polishing amount of the copper film 25 is compensated by the stopper film 26, and the stopper film 2 is uniformly formed over the entire surface of the semiconductor substrate 1.
6 and the copper film 25 can be polished to suppress erosion caused by a difference in wiring density. As a result, the thickness (cross-sectional area) of the first layer wiring M1 of the semiconductor device can be formed as designed, and the reliability and yield can be improved.
【0071】なお、銅膜25とストッパ膜26との界面
に、反応を抑制するバリア膜を形成できる。バリア膜と
してはたとえば窒化チタン膜を例示できる。バリア膜
は、スパッタ法またはCVD法により形成できる。A barrier film for suppressing the reaction can be formed at the interface between the copper film 25 and the stopper film 26. An example of the barrier film is a titanium nitride film. The barrier film can be formed by a sputtering method or a CVD method.
【0072】また、CMP法による研磨に用いる研磨剤
としては、一般的な銅研磨用の研磨剤を用いることがで
き、特別に研磨特性を改善するような研磨剤を用いる必
要はない。たとえばロデール社製QCTT1010に過
酸化水素水およびベンゾトリアゾール(BTA)を用い
ることができる。As a polishing agent used for polishing by the CMP method, a general polishing agent for polishing copper can be used, and it is not necessary to use a polishing agent which particularly improves polishing characteristics. For example, hydrogen peroxide and benzotriazole (BTA) can be used for QCTT1010 manufactured by Rodale.
【0073】なお、CMPを行う前にストッパ膜のメタ
ルドライエッチングにより凸部上面のストッパ膜(バリ
ア膜)を除去すると、CMP時間を短縮し、さらに、エ
ロージョン、ディッシング対策において特性が向上す
る。If the stopper film (barrier film) on the upper surface of the projection is removed by metal dry etching of the stopper film before performing the CMP, the CMP time is shortened, and the characteristics are improved in the measures against erosion and dishing.
【0074】次に、層間絶縁膜11と同様に層間絶縁膜
17を形成し、プラグ13の場合と同様に、タングステ
ン膜19aおよびタングステン膜19bからなるプラグ
19を接続孔18内に形成する(図16)。Next, an interlayer insulating film 17 is formed in the same manner as the interlayer insulating film 11, and a plug 19 composed of a tungsten film 19a and a tungsten film 19b is formed in the connection hole 18 as in the case of the plug 13 (FIG. 16).
【0075】さらに、配線形成用絶縁膜14と同様に、
第2層配線M2を形成するための配線形成用絶縁膜20
を形成し、配線溝15と同様に配線溝21を形成する。
さらに、第1層配線M1の場合と同様に、第2層配線M
2のバリア層22aとなる窒化チタン膜27を形成し、
銅膜を堆積した後これをリフローして第2層配線M2の
主導電層22bとなる銅膜28を形成する。さらに、銅
膜28上にストッパ膜29を形成する(図17)。Further, similarly to the wiring forming insulating film 14,
Wiring forming insulating film 20 for forming second layer wiring M2
Is formed, and the wiring groove 21 is formed in the same manner as the wiring groove 15.
Further, as in the case of the first layer wiring M1, the second layer wiring M
Forming a titanium nitride film 27 to be the second barrier layer 22a;
After the copper film is deposited, the copper film is reflowed to form a copper film 28 to be the main conductive layer 22b of the second-layer wiring M2. Further, a stopper film 29 is formed on the copper film 28 (FIG. 17).
【0076】その後、第1層配線M1の場合と同様に、
ストッパ膜29、銅膜28および窒化チタン膜27をC
MP法により除去し、バリア層22aと主導電層22b
とからなる第2層配線M2を形成して、図1に示す半導
体装置がほぼ完成する。このとき、ストッパ膜29が第
1層配線M1の場合のストッパ膜26と同様な効果を奏
することはいうまでもない。Thereafter, as in the case of the first layer wiring M1,
Stopper film 29, copper film 28 and titanium nitride film 27
The barrier layer 22a and the main conductive layer 22b are removed by the MP method.
Are formed, and the semiconductor device shown in FIG. 1 is almost completed. At this time, needless to say, the same effect as the stopper film 26 in the case where the stopper film 29 is the first layer wiring M1 is obtained.
【0077】本実施の形態の半導体装置の製造方法によ
れば、配線上のエロージョンを抑制し、半導体装置の信
頼性および歩留まりを向上できる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, erosion on wiring can be suppressed, and the reliability and yield of the semiconductor device can be improved.
【0078】(実施の形態2)図18および図19は、
実施の形態2の半導体装置の製造方法を示した断面図で
ある。本実施の形態2の製造方法は、実施の形態1にお
けるストッパ膜26を犠牲膜30に置き換えたものであ
る。したがってその他実施の形態1と同様の工程および
構成については説明を省略する。(Embodiment 2) FIG. 18 and FIG.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment. In the manufacturing method according to the second embodiment, the stopper film 26 in the first embodiment is replaced with a sacrificial film 30. Therefore, description of other steps and configurations similar to those of the first embodiment will be omitted.
【0079】本実施の形態2の製造方法は、実施の形態
1における図11までの工程と同様である。その後、図
18に示すように、銅膜25上に犠牲膜30を形成す
る。犠牲膜30は、銅膜25とほぼ同一のCMP法によ
る研磨速度を有する材料で構成され、かつアズデポ状態
でその表面が平坦化されているものである。たとえば、
メッキ法で形成された銅膜、あるいはSOG(Spin On
Glass )膜を例示できる。メッキ法は、無電解メッキあ
るいは電解メッキの何れでもよい。The manufacturing method of the second embodiment is the same as the steps up to FIG. 11 in the first embodiment. Thereafter, as shown in FIG. 18, a sacrificial film 30 is formed on the copper film 25. The sacrificial film 30 is made of a material having a polishing rate substantially the same as that of the copper film 25 by the CMP method, and its surface is planarized in an as-deposited state. For example,
Copper film formed by plating method or SOG (Spin On
Glass) film can be exemplified. The plating method may be either electroless plating or electrolytic plating.
【0080】このように、アズデポ状態で平坦化され、
かつ、そのCMP法による研磨速度が銅膜25と同等な
犠牲膜30を形成することにより、配線密度に依存しな
いで犠牲膜30および銅膜25を平坦に研磨でき、第1
層配線M1のエロージョンを防止することができる。こ
れにより半導体装置の信頼性および歩留まりを向上でき
る。Thus, the surface is flattened in the as-deposited state,
Further, by forming the sacrificial film 30 having a polishing rate equivalent to that of the copper film 25 by the CMP method, the sacrificial film 30 and the copper film 25 can be polished flat without depending on the wiring density.
Erosion of the layer wiring M1 can be prevented. Thereby, the reliability and the yield of the semiconductor device can be improved.
【0081】その後の工程は実施の形態1と同様であ
る。The subsequent steps are the same as in the first embodiment.
【0082】なお、図19に、本実施の形態の場合の犠
牲膜30および銅膜25の研磨の様子を示す。図19
(a)〜(c)は、第1層配線M1の配線密度が大
(密)な領域の一部断面を、図19(d)〜(f)は、
第1層配線M1の配線密度が小(疎)な領域の一部断面
を示している。犠牲膜30は平坦化して形成されるた
め、配線密度が相違しても、その表面は平坦である(図
19(a)および(d))。また、犠牲膜30のCMP
法による研磨速度は銅膜25の研磨速度と同等であるた
め、研磨途中においても配線密度によらず同じ研磨量と
なる(図19(b)および(e))。したがって、配線
密度が大であってもあるいは小であっても各領域でのジ
ャストエッチをほぼ同時に達成することができ、両者の
研磨が終了するジャストエッチ状態は、ほぼ同時に達成
される(図19(c)および(f))。FIG. 19 shows how the sacrificial film 30 and the copper film 25 are polished in the case of the present embodiment. FIG.
(A) to (c) show partial cross sections of a region where the wiring density of the first layer wiring M1 is large (dense), and FIGS.
A partial cross section of a region where the wiring density of the first layer wiring M1 is small (sparse) is shown. Since the sacrificial film 30 is formed by flattening, the surface thereof is flat even if the wiring density is different (FIGS. 19A and 19D). The CMP of the sacrificial film 30
Since the polishing rate by the method is equal to the polishing rate of the copper film 25, the same polishing amount is obtained regardless of the wiring density even during the polishing (FIGS. 19B and 19E). Therefore, even if the wiring density is large or small, the just etch in each region can be achieved almost at the same time, and the just etch state in which the polishing of both is completed is achieved almost at the same time (FIG. 19). (C) and (f)).
【0083】(実施の形態3)図20〜図23は、実施
の形態3の半導体装置の製造方法を工程順に示した断面
図である。本実施の形態3の製造方法は、実施の形態1
の製造方法とほぼ同様であるが、CMP法による研磨の
終了の際にストッパ膜26を残存させる例を示す。(Third Embodiment) FIGS. 20 to 23 are sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment in the order of steps. The manufacturing method according to the third embodiment corresponds to the manufacturing method according to the first embodiment.
However, an example in which the stopper film 26 is left at the end of the polishing by the CMP method is shown.
【0084】ストッパ膜26が絶縁膜で構成される場合
にはストッパ膜26を残存させても問題はないが、実施
の形態1のようにストッパ膜26を導電性の金属膜で構
成する場合にはこれを全て除去しなければ配線間がショ
ートされ問題がある。このため、実施の形態1のような
場合にはストッパ膜26を全て除去するのが原則であ
る。When the stopper film 26 is formed of an insulating film, there is no problem even if the stopper film 26 is left. However, when the stopper film 26 is formed of a conductive metal film as in the first embodiment. If all of these are not removed, there is a problem that the wiring is short-circuited. Therefore, in the case of the first embodiment, it is a rule that the stopper film 26 is entirely removed.
【0085】しかし、図20に示すように、銅膜31を
実施の形態1における銅膜24よりも薄く堆積し、これ
を図21に示すようにリフローした後には、配線溝15
の上面よりも低い標高にリフロー後の銅膜32を形成で
きる。図21において銅膜32の上面と配線溝15の上
面の標高差をdとして示している。However, as shown in FIG. 20, the copper film 31 is deposited thinner than the copper film 24 in the first embodiment, and is reflowed as shown in FIG.
The reflowed copper film 32 can be formed at an altitude lower than the upper surface of the substrate. In FIG. 21, the height difference between the upper surface of the copper film 32 and the upper surface of the wiring groove 15 is shown as d.
【0086】このような銅膜32上に実施の形態1と同
様なストッパ膜33を堆積し(図22)、実施の形態1
と同様にCMP法による研磨を行えば、図23に示すよ
うに、第1層配線M1の上面にストッパ膜33を一部残
存させることができる。A stopper film 33 similar to that of the first embodiment is deposited on such a copper film 32 (FIG. 22).
When the polishing is performed by the CMP method in the same manner as described above, the stopper film 33 can be partially left on the upper surface of the first layer wiring M1 as shown in FIG.
【0087】このように第1層配線M1の上面にストッ
パ膜33を一部残存させることにより、実施の形態1で
説明したエロージョンを抑制する効果に加えて、ディッ
シングを防止することも可能となる。すなわち、ストッ
パ膜33は前記の通り銅膜32よりもCMP法による研
磨速度が小さいため、銅膜32の過剰研磨を防止するこ
とができるためである。銅膜32の過剰研磨を防止でき
る結果、トータルディッシングをも抑制して、第1層配
線の断面積をより設計値に近づけることが可能なる。こ
れにより半導体装置の信頼性および歩留まりを向上でき
る。As described above, by leaving the stopper film 33 partially on the upper surface of the first layer wiring M1, dishing can be prevented in addition to the effect of suppressing erosion described in the first embodiment. . That is, the polishing rate of the stopper film 33 by the CMP method is lower than that of the copper film 32 as described above, so that excessive polishing of the copper film 32 can be prevented. As a result of preventing the copper film 32 from being excessively polished, total dishing can be suppressed, and the cross-sectional area of the first layer wiring can be made closer to the design value. Thereby, the reliability and the yield of the semiconductor device can be improved.
【0088】なお、この後の工程は実施の形態1と同様
であり、第2層配線M2の場合にも適用できることは勿
論である。The subsequent steps are the same as in the first embodiment, and can be applied to the case of the second-layer wiring M2.
【0089】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.
【0090】たとえば、前記実施の形態では第1層配線
M1あるいは第2層配線M2に本発明を適用する場合を
説明したが、さらに上層の配線層に適用できることは勿
論である。For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the first-layer wiring M1 or the second-layer wiring M2 has been described. However, it is needless to say that the present invention can be applied to an upper wiring layer.
【0091】また、配線のみならず、プラグ等他の導電
部材を接続孔等に埋め込んでCMP法により形成する場
合にも本発明を適用できる。The present invention is applicable not only to wiring but also to a case where another conductive member such as a plug is embedded in a connection hole or the like and formed by a CMP method.
【0092】また、配線あるいはプラグ等導電部材の形
成以外であっても本発明を適用できる。すなわち、下地
の凹凸形状に起因して被加工表面に凹凸形状が形成され
ている場合に、その凹凸の密度に依存せず被加工面をC
MP法により平坦化する場合にも本発明を適用できる。The present invention can be applied to other than the formation of a conductive member such as a wiring or a plug. In other words, when an uneven shape is formed on the surface to be processed due to the uneven shape of the base, the surface to be processed is not affected by the density of the unevenness.
The present invention can be applied to the case where the planarization is performed by the MP method.
【0093】[0093]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【0094】(1)CMP法により配線またはプラグを
形成する際の研磨剤に改良を加えることなく、エロージ
ョンまたはディッシングを抑制する技術を提供できる。(1) It is possible to provide a technique for suppressing erosion or dishing without improving a polishing agent when forming a wiring or a plug by the CMP method.
【0095】(2)CMP法により形成される配線ある
いはプラグ等の導電部材の膜厚を設計値に近い膜厚にで
きる。これにより配線等の抵抗値を設計抵抗値に近づ
け、半導体装置の信頼性および歩留まりを向上できる。(2) The thickness of a conductive member such as a wiring or a plug formed by the CMP method can be made close to a designed value. Thereby, the resistance value of the wiring and the like can be made closer to the design resistance value, and the reliability and yield of the semiconductor device can be improved.
【0096】(3)下地の配線密度に依存せずに、下地
の凹凸に起因した薄膜表面の凹凸をCMP法により平坦
化できる。(3) Irregularities on the surface of the thin film caused by irregularities in the underlayer can be flattened by the CMP method without depending on the wiring density of the underlayer.
【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置の一例
を示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図2】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。FIG. 2 is a sectional view illustrating an example of a method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps.
【図3】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。FIG. 3 is a sectional view illustrating an example of a method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps.
【図4】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps;
【図5】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。FIG. 5 is a sectional view illustrating an example of a method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps.
【図6】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps.
【図7】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps;
【図8】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing one example of the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps;
【図9】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing the semiconductor device of First Embodiment in the order of steps;
【図10】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例
を工程順に示した断面図である。FIG. 10 is a sectional view illustrating an example of the method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps.
【図11】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例
を工程順に示した断面図である。FIG. 11 is a sectional view illustrating an example of a method of manufacturing the semiconductor device of First Embodiment in the order of steps.
【図12】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例
を工程順に示した断面図である。FIG. 12 is a sectional view illustrating an example of the method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps;
【図13】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例
を工程順に示した断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing one example of the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps;
【図14】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例
を工程順に示した断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing one example of the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps;
【図15】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例
を工程順に示した平面図である。FIG. 15 is a plan view showing one example of the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps;
【図16】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例
を工程順に示した断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing one example of the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps;
【図17】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例
を工程順に示した断面図である。FIG. 17 is a sectional view illustrating an example of the method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in the order of steps.
【図18】実施の形態2の半導体装置の製造方法を示し
た断面図である。FIG. 18 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment.
【図19】実施の形態2の半導体装置の製造方法を示し
た断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment.
【図20】実施の形態3の半導体装置の製造方法を工程
順に示した断面図である。FIG. 20 is a sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor device of the third embodiment in the order of steps;
【図21】実施の形態3の半導体装置の製造方法を工程
順に示した断面図である。FIG. 21 is a sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor device of the third embodiment in the order of steps;
【図22】実施の形態3の半導体装置の製造方法を工程
順に示した断面図である。FIG. 22 is a sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor device of the third embodiment in the order of steps;
【図23】実施の形態3の半導体装置の製造方法を工程
順に示した断面図である。FIG. 23 is a sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor device of the third embodiment in the order of steps;
【図24】エロージョンおよびディッシングを説明する
ための断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view for explaining erosion and dishing.
【図25】エロージョンの発生機構を説明するための概
念断面図である。FIG. 25 is a conceptual cross-sectional view for explaining an erosion generation mechanism.
【図26】本発明者らが検討した実験結果を示したグラ
フである。FIG. 26 is a graph showing experimental results examined by the present inventors.
1 半導体基板 2 素子分離領域 3 p型ウェル 4 n型ウェル 5 ゲート絶縁膜 6 ゲート電極 7、8 不純物半導体領域 9 サイドウォールスペーサ 10 キャップ絶縁膜 11、17 層間絶縁膜 12、18 接続孔 13、19 プラグ 13a、13b、19a、19b タングステン膜 14、20 配線形成用絶縁膜 15、21 配線溝 16a、22a バリア層 16b、22b 主導電層 23、27 窒化チタン膜 24、25、28、31、32 銅膜 26、29、33 ストッパ膜 30 犠牲膜 100 絶縁膜 101 配線溝 102 配線 103 エロージョン 104 ディッシング 105 トータルディッシング M1 第1層配線 M2 第2層配線 Qn nチャネルMISFET Qp pチャネルMISFET Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 element isolation region 3 p-type well 4 n-type well 5 gate insulating film 6 gate electrode 7, 8 impurity semiconductor region 9 sidewall spacer 10 cap insulating film 11, 17 interlayer insulating film 12, 18 connection hole 13, 19 Plugs 13a, 13b, 19a, 19b Tungsten film 14, 20 Wiring forming insulating film 15, 21 Wiring groove 16a, 22a Barrier layer 16b, 22b Main conductive layer 23, 27 Titanium nitride film 24, 25, 28, 31, 32 Copper Films 26, 29, 33 stopper film 30 sacrificial film 100 insulating film 101 wiring groove 102 wiring 103 erosion 104 dishing 105 total dishing M1 first layer wiring M2 second layer wiring Qn n-channel MISFET Qp p-channel MISFET
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 直史 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 山口 日出 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 近藤 誠一 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 5F033 AA02 AA04 AA19 AA23 AA66 BA15 BA17 BA25 BA41 EA05 EA25 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Naofumi Ohashi 6-16-16, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hiji Yamaguchi 6-16, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo (2) Inventor Seiichi Kondo 1-280 Higashi-Koigabo, Kokubunji-shi, Tokyo F-term (reference) 5F033 AA02 AA04 AA19 AA23 AA66 BA15 BA17 BA25 BA41 EA05 EA25
Claims (10)
からなる基板または半導体層を有する基板と、前記基板
の主面上の何れかの被膜層に形成された被膜であってそ
の表面に凹凸形状を有する第1被膜と、前記第1被膜の
凹部に埋め込んで形成された埋め込み部材、または前記
第1被膜を覆いその表面が平坦化された平坦化層とを有
する半導体装置の製造方法であって、 前記第1被膜上に前記埋め込み部材または平坦化層とな
る第2被膜を形成する第1工程と、前記第2被膜上に前
記第2被膜よりもCMP法による研磨速度の小さい第3
被膜を堆積する第2工程と、前記第3被膜および第2被
膜をCMP法により研磨して前記埋め込み部材または平
坦化層を形成する第3工程とを含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。1. A substrate made of a semiconductor having a circuit element formed on a main surface thereof or a substrate having a semiconductor layer, and a film formed on any film layer on the main surface of the substrate, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first film having an uneven shape; and an embedding member formed by embedding in a concave portion of the first film, or a planarization layer that covers the first film and has a planarized surface. A first step of forming a second coating to be the embedded member or the flattening layer on the first coating; and a third step having a lower polishing rate by a CMP method than the second coating on the second coating.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a second step of depositing a film; and a third step of polishing the third film and the second film by a CMP method to form the embedded member or the planarization layer. .
あって、前記第3被膜の膜厚は、 第2被膜の研磨量(K2 )と、第3被膜の研磨量(K3
)に第2被膜の研磨速度(V2 )の第3被膜の研磨速
度(V3 )に対する比(R=V2 /V3 )を乗じた値
(K3 ・R)との和(K2 +K3 ・R)が、前記基板の
任意の領域においてほぼ等しくなる第1の条件、 または、前記第1被膜の凹凸形状に起因する前記第2被
膜の凹部の容積Wと、前記凹部の側壁に形成された前記
第3被膜の体積W3 に第2被膜の研磨速度(V2 )の第
3被膜の研磨速度(V3 )に対する比(R=V2 /V3
)を乗じた値(W3 ・R)とが、ほぼ等しくなる第2
の条件、 の何れかの条件で形成されることを特徴とする半導体装
置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the third coating is a polishing amount (K2) of the second coating and a polishing amount (K3) of the third coating.
) Is multiplied by the ratio (R = V2 / V3) of the polishing rate (V2) of the second coating to the polishing rate (V3) of the third coating (K3.R), and the sum (K2 + K3.R) is: A first condition that is substantially equal in an arbitrary region of the substrate, or a volume W of a concave portion of the second film caused by the uneven shape of the first film, and the third film formed on a side wall of the concave portion. The ratio (R = V2 / V3) of the polishing rate (V2) of the second coating to the polishing rate (V3) of the third coating in the volume W3 of
) Is substantially equal to the value (W3 · R)
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by being formed under any one of the following conditions:
造方法であって、 前記第1被膜は絶縁膜であり、前記第1被膜の凹部は配
線溝または接続孔であり、前記第2被膜は銅または銅合
金を主成分とする銅膜であり、前記埋め込み部材は前記
金属膜からなる配線またはプラグであり、前記第3被膜
はチタン膜、タンタル膜、タングステン膜、窒化タング
ステン膜、窒化タンタル膜から選択された何れかの金属
膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first coating is an insulating film, a concave portion of the first coating is a wiring groove or a connection hole, and the second coating is Is a copper film containing copper or a copper alloy as a main component, the embedded member is a wiring or a plug made of the metal film, and the third film is a titanium film, a tantalum film, a tungsten film, a tungsten nitride film, a tantalum nitride film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a metal film selected from films.
あって、 前記銅膜と金属膜との界面に、前記銅膜と金属膜との反
応を抑制するバリア膜を形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein a barrier film for suppressing a reaction between the copper film and the metal film is formed at an interface between the copper film and the metal film. Manufacturing method of a semiconductor device.
からなる基板または半導体層を有する基板と、前記基板
の主面上の何れかの被膜層に形成された被膜であってそ
の表面に凹凸形状を有する第1被膜と、前記第1被膜の
凹部に埋め込んで形成された埋め込み部材、または前記
第1被膜を覆いその表面が平坦化された平坦化層とを有
する半導体装置の製造方法であって、 前記第1被膜上に前記埋め込み部材または平坦化層とな
る第2被膜を形成する第1工程と、前記第2被膜上にC
MP法による研磨速度が前記第2被膜とほぼ等しく、か
つ、形成後の表面が平坦化される第3被膜を形成する第
2工程と、前記第3被膜および第2被膜をCMP法によ
り研磨して前記埋め込み部材または平坦化層を形成する
第3工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。5. A substrate made of a semiconductor having a circuit element formed on a main surface thereof or a substrate having a semiconductor layer, and a film formed on any film layer on the main surface of the substrate, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first coating having an uneven shape; and an embedding member formed by being embedded in a concave portion of the first coating, or a planarization layer that covers the first coating and has a planarized surface. A first step of forming a second coating serving as the embedding member or a planarizing layer on the first coating; and forming a C on the second coating.
A second step of forming a third coating having a polishing rate substantially equal to that of the second coating by the MP method and having a flat surface after formation; and polishing the third coating and the second coating by a CMP method. Forming a buried member or a planarization layer by using the method described above.
あって、 前記第1被膜は、絶縁膜であり、前記第2被膜は銅また
は銅合金を主成分とする銅膜であり、前記第3被膜はメ
ッキ法により形成された銅または銅合金を主成分とする
銅膜、または、SOG膜であることを特徴とする半導体
装置の製造方法。6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the first film is an insulating film, the second film is a copper film containing copper or a copper alloy as a main component, A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the third film is a copper film or a SOG film containing copper or a copper alloy as a main component formed by a plating method.
体装置の製造方法であって、 前記第3被膜および第2被膜のCMP法による研磨によ
り、前記第3被膜を全て除去する第1の方法、または、
前記第1被膜の凹部に前記第3被膜を残存させる第2の
方法の何れかの方法を有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the third film is entirely removed by polishing the third film and the second film by a CMP method. The first method, or
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: any one of the second methods of leaving the third coating in the concave portion of the first coating.
体からなる基板または半導体層を有する基板と、前記基
板の主面上の何れかの層に形成され、配線溝または接続
孔を有する絶縁膜と、前記配線溝または接続孔に埋め込
んで形成された配線またはプラグとを有し、前記配線ま
たはプラグが形成された前記絶縁膜の表面がCMP法に
より平坦化されている半導体装置であって、 前記配線またはプラグを構成する金属材料のCMP法に
よる研磨速度よりも小さな研磨速度を有する材料からな
る被膜が、前記配線またはプラグ上に前記配線またはプ
ラグとともに前記配線溝または接続孔に埋め込んで形成
されていることを特徴とする半導体装置。8. A substrate having a semiconductor element or a semiconductor layer having a circuit element formed on a main surface thereof, and a wiring groove or a connection hole formed on any layer on the main surface of the substrate. A semiconductor device comprising: an insulating film; and a wiring or a plug formed by being embedded in the wiring groove or the connection hole, wherein a surface of the insulating film on which the wiring or the plug is formed is planarized by a CMP method. A coating made of a material having a polishing rate smaller than the polishing rate of the metal material forming the wiring or plug by a CMP method is embedded in the wiring groove or connection hole together with the wiring or plug on the wiring or plug. A semiconductor device characterized by being formed.
る銅膜からなり、前記被膜は、チタン膜、タンタル膜、
タングステン膜、窒化タングステン膜、窒化タンタル膜
から選択された何れかの金属膜であることを特徴とする
半導体装置。9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the wiring or the plug is made of a copper film containing copper or a copper alloy as a main component, and the coating is a titanium film, a tantalum film,
A semiconductor device comprising any one of a metal film selected from a tungsten film, a tungsten nitride film, and a tantalum nitride film.
応を抑制するバリア膜が形成されていることを特徴とす
る半導体装置。10. The semiconductor device according to claim 9, wherein a barrier film for suppressing a reaction between the copper film and the metal film is formed at an interface between the copper film and the metal film. Semiconductor device.
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