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JP2007214275A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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JP2007214275A
JP2007214275A JP2006031280A JP2006031280A JP2007214275A JP 2007214275 A JP2007214275 A JP 2007214275A JP 2006031280 A JP2006031280 A JP 2006031280A JP 2006031280 A JP2006031280 A JP 2006031280A JP 2007214275 A JP2007214275 A JP 2007214275A
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JP
Japan
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film
recess
copper film
semiconductor device
manufacturing
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006031280A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Muneyuki Matsumoto
宗之 松本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006031280A priority Critical patent/JP2007214275A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device manufacturing method for reducing variations in wiring resistance. <P>SOLUTION: In the semiconductor device manufacturing method, a first conductive film (13) is formed on an insulating film 12 provided on a semiconductor substrate (11) and having a plurality of recesses (12a, 12b) as a trench or a hole. Then a surface layer (13a) of the first conductive film (13) is removed. After that, a second conductive film (14) is formed on the first conductive film (13). Then parts existing outside a plurality of the recesses (12a, 12b) are removed in the first/second conductive films (13), (14). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は表面段差を低減できる半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device capable of reducing a surface step.

近年、多層配線構造における微細化が進展し、特に、130nm以降のプロセス世代では、LSI(Large Scale Integration)に用いる配線材料として、低抵抗であって且つエレクトロマイグレーション耐性に優れた銅が採用されてきている。銅配線を形成する際には、基板上に形成された例えばトレンチ又はスルーホールなどの凹部に銅膜を埋め込む必要があるが、一般に、電解メッキ法が採用されている。これは、電解メッキ法が、量産適用において比較的低コストであって且つ高スループットであり、凹部への埋め込み特性に優れているからである。   In recent years, the miniaturization of multilayer wiring structures has progressed, and in particular, copper having low resistance and excellent electromigration resistance has been adopted as a wiring material used for LSI (Large Scale Integration) in the process generation of 130 nm and later. ing. When forming a copper wiring, it is necessary to embed a copper film in a recess such as a trench or a through hole formed on the substrate, but an electrolytic plating method is generally employed. This is because the electrolytic plating method is relatively low-cost and high-throughput for mass production applications, and has excellent embedding characteristics in the recesses.

電解メッキ法を用いて銅配線を形成するには、一般に、基板上の絶縁膜に形成された凹部の内部に、例えばタンタルなどよりなる拡散防止膜を形成した後に、銅膜よりなる電解メッキ時のシード層を形成する。その後、電解メッキ法を用いて、凹部の内部を埋め込むように銅膜を成膜した後に、CMP法を用いて、凹部の外側に存在している銅膜を除去する。このように、一般にダマシン法と呼ばれる一連の工程を行うことにより、凹部の内部に銅配線を形成する(以上、例えば特許文献1など参照)。
特開2003−193300号公報
In order to form a copper wiring by using an electrolytic plating method, generally, after forming a diffusion prevention film made of tantalum or the like inside a recess formed in an insulating film on a substrate, an electrolytic plating made of a copper film is performed. The seed layer is formed. Thereafter, a copper film is formed so as to fill the inside of the recess using an electrolytic plating method, and then the copper film existing outside the recess is removed using a CMP method. In this way, a copper wiring is formed inside the recess by performing a series of steps generally called a damascene method (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-193300 A

ところで、LSIの微細化が進行するにつれて、例えばトレンチ又はスルーホールなどの凹部のサイズが小さくなるので、電解メッキ時における銅膜の凹部への埋め込み特性を向上させることが必要となる。   By the way, as LSI miniaturization progresses, for example, the size of a recess such as a trench or a through hole becomes smaller, so it is necessary to improve the embedding property of the copper film in the recess during electrolytic plating.

電解メッキ法を用いて凹部の内部に銅を埋め込む際には、硫酸銅溶液などの液体に添加剤を含んだ液体(以下、メッキ液と呼ぶ)が用いられ、このメッキ液は、複数の役割を有する数種類の成分によって構成されている場合が多く、含まれる添加剤によっては、凹部の内部における銅膜の成長の仕方が大きく変わってくる。   When copper is embedded in the recess using the electrolytic plating method, a liquid containing an additive in a liquid such as a copper sulfate solution (hereinafter referred to as a plating solution) is used, and this plating solution has a plurality of roles. In many cases, the copper film is composed of several kinds of components, and depending on the additive contained, the manner in which the copper film grows inside the recess is greatly changed.

ここで、メッキ液に含める一般的な添加剤としては、例えば高分子ポリマーなどのインヒビター(抑制剤)、例えば極性を有する界面活性剤などのレベラー(平滑剤)、及び、例えばイオウ化合物などのブライトナー(光沢剤)などがある。インヒビター又はレベラーは、カソード表面の分極を高めることにより、メッキ膜の成長速度を抑制する作用を有している。また、インヒビターは、高分子量のポリマーなどによって構成されている場合が多いため、空間に占める体積が大きくなるので、狭い凹部に侵入しにくいという性質を有している。さらに、レベラーは、界面活性剤の作用を有すると共に極性を有しているため、凹部のエッジ付近における電解が集中する箇所に付着する傾向があるので、凹部のエッジ付近におけるメッキ膜の成長を阻害して、凹部の上部においてブリッジが形成されることを防止する作用を有していると考えられている。一方、ブライトナーは、イオウ化合物を含むことが多く、カソード表面の分極を低下させることにより、メッキ膜の成長速度を上昇させる作用を有している。   Here, as a general additive included in the plating solution, for example, an inhibitor (suppressor) such as a polymer polymer, a leveler (smoother) such as a polar surfactant, and a bright compound such as a sulfur compound, for example. There is a toner (brightener). Inhibitors or levelers have the effect of suppressing the growth rate of the plating film by increasing the polarization of the cathode surface. In addition, since the inhibitor is often composed of a high molecular weight polymer or the like, the volume occupied in the space becomes large, and therefore, the inhibitor has a property that it is difficult to enter a narrow recess. Furthermore, since the leveler has a surfactant function and polarity, it tends to adhere to the location where the electrolysis concentrates near the edge of the recess, thus inhibiting the growth of the plating film near the edge of the recess. And it is thought that it has the effect | action which prevents that a bridge | bridging is formed in the upper part of a recessed part. On the other hand, brighteners often contain sulfur compounds and have the effect of increasing the growth rate of the plating film by reducing the polarization of the cathode surface.

通常、LSIに用いられる配線は、一定範囲の配線幅を有するように設計される。このため、トレンチ又はスルーホールなどの凹部の開口径が最小であって、且つ良好な埋め込み特性を確保することが困難な部位においては、良好な埋め込み特性が得られるように、メッキ液に含まれる添加剤の調整を行う必要がある。また、添加剤の調整が適当でない場合には、メッキ法によって成長する銅膜が凹部に充分に埋め込まれる前に、凹部の上端部から成長した銅膜が互いに接触することにより、凹部の内部に空孔を残して成長する。このため、メッキ膜を成膜した後に行うCMPにより、絶縁膜の上面を露出させるまでメッキ膜を除去すると、空孔を有する配線が形成されてしまうので、このような配線が形成されないように、メッキ液に含まれる添加剤の調整を行う必要がある。   Usually, the wiring used in the LSI is designed to have a certain range of wiring width. For this reason, in the region where the opening diameter of the concave portion such as a trench or a through hole is the smallest and it is difficult to ensure good embedding characteristics, it is included in the plating solution so that good embedding characteristics can be obtained. It is necessary to adjust the additive. In addition, when the adjustment of the additive is not appropriate, the copper film grown from the upper end of the recess comes into contact with each other before the copper film grown by the plating method is sufficiently embedded in the recess. Grows leaving holes. For this reason, if the plating film is removed until the upper surface of the insulating film is exposed by CMP performed after the plating film is formed, wiring having holes is formed, so that such wiring is not formed. It is necessary to adjust the additive contained in the plating solution.

一方、微細化に対応するために、ボトムアップと呼ばれる膜成長特性が得られるように、メッキ液に含まれる添加剤の調整が行われるようになってきている。ここで、ボトムアップとは、上述の添加剤の各作用を利用することによって、凹部の内部においてはブライトナーの作用で大きくし、凹部の内部における成長速度を他の部分における成長速度よりも速くさせることにより、埋め込み特性を向上させる膜成長特性のことである。ボトムアップは、絶縁膜の表面における最上層での成長速度が遅い一方で、凹部の底部からメッキ膜が優先的に成長するので、凹部の内部に空孔が残存する可能性が低減する。このため、130nmのプロセス世代以降のLSIにおける微細化が進展した配線工程では、高アスペクト比を有する凹部への埋め込み特性を確保する上で、ボトムアップを利用した技術は有効な手段となっている。   On the other hand, in order to cope with miniaturization, an additive contained in a plating solution is adjusted so as to obtain a film growth characteristic called bottom-up. Here, bottom-up means that each of the above-described additives is used to increase the inside of the recess by the action of Brightner, and the growth rate inside the recess is faster than the growth rate in other parts. This is a film growth characteristic that improves the embedding characteristic. In bottom-up, while the growth rate of the uppermost layer on the surface of the insulating film is slow, the plating film grows preferentially from the bottom of the recess, so that the possibility of remaining voids in the recess is reduced. For this reason, in the wiring process in which miniaturization of LSIs after the process generation of 130 nm has progressed, a technique using bottom-up is an effective means for ensuring the embedding characteristics in the recess having a high aspect ratio. .

ボトムアップによって埋め込み特性を向上させる場合、銅膜が埋め込まれる凹部の内部においては、良好な埋め込み特性が実現される一方で、微細な凹部が密に形成されている部分の上部においては、凹部が形成されていない部分上に成膜された銅膜の膜厚よりも厚く盛り上がった凸状の表面が形成される。このように、微細な凹部が密に形成されている領域では、プロトルージョンと呼ばれる盛り上がりが発生する。   When improving the embedding characteristics by bottom-up, good embedding characteristics are realized inside the recesses in which the copper film is embedded, while recesses are formed in the upper part of the densely formed recesses. A convex surface that rises thicker than the thickness of the copper film formed on the unformed part is formed. In this way, in a region where minute concave portions are densely formed, a swell called protrusion occurs.

プロトルージョンの発生は、メッキ液に含まれる添加剤の種類によって異なるが、ブライトナーは、凹部への埋め込みが完了した後にも、凹部の上端部付近におけるメッキ膜上に残留するので、メッキ膜の成長速度が速くなる。このため、プロトルージョンと呼ばれる盛り上がりが発生し、特に、凹部が密に形成される配線密度が高い領域において顕在化して発生する。   Protrusion occurs depending on the type of additive contained in the plating solution.Brightener remains on the plating film near the upper end of the recess even after the recess is completely embedded. The growth rate is faster. For this reason, a swell called protrusion occurs, and in particular, it becomes apparent in a region where the wiring density is high where the concave portions are densely formed.

ここで、図7(a)は、プロトルージョンを説明するための半導体装置の要部断面を示している。   Here, FIG. 7A shows a cross section of a main part of the semiconductor device for explaining the protrusion.

図7(a)に示すように、半導体基板101上の絶縁膜102には、第1の領域Raにおいて、例えばトレンチ又はスルーホールなどであって、開口径が幅広の第1の凹部102aが相対的に疎に形成されており(図上では第1の凹部102aは1つ)、第2の領域Rbにおいて、例えばトレンチ又はスルーホールなどであって、開口径が微細な第2の凹部102bが相対的に密に形成されている(図上では第2の凹部102bは4つ)。第1及び第2の凹部102a及び102bの壁部及び底部を含む絶縁膜102の上にタンタルなどよりなる拡散防止膜102cを形成した後に、PVD法又はCVD法によって形成したシード層を介して、電解メッキ法により、第1及び第2の凹部102a及び102bの内部を埋め込むように銅膜103を形成すると、図7(a)に示すように、第2の領域Rbには、プロトルージョンが形成される。ここで、プロトルージョンは、絶縁膜102における第1及び第2の凹部102a及び102bが形成されていない部分上に形成された銅膜の表面の高さよりも突き出ている凸量(つまり、段差d2)で規定され、段差d2は、通常200nm〜500nmの範囲である。一方、第1の領域Raでは、第1の凹部102aに起因する段差d1が形成され、当該段差d1は約200nmである。このため、引き続き行われるCMP前における段差d1及びd2の合計によって表される初期段差は、約400〜700nmとなる。   As shown in FIG. 7A, the insulating film 102 on the semiconductor substrate 101 is provided with a first recess 102a having a wide opening diameter, such as a trench or a through hole, in the first region Ra. In the second region Rb, for example, a trench or a through hole, and the second recess 102b having a fine opening diameter is formed. They are formed relatively densely (in the figure, there are four second recesses 102b). After forming a diffusion prevention film 102c made of tantalum or the like on the insulating film 102 including the walls and bottom of the first and second recesses 102a and 102b, through a seed layer formed by PVD method or CVD method, When the copper film 103 is formed so as to fill the insides of the first and second recesses 102a and 102b by electrolytic plating, as shown in FIG. 7A, prototrusion is formed in the second region Rb. Is done. Here, the protrusion is a convex amount protruding from the height of the surface of the copper film formed on the insulating film 102 where the first and second concave portions 102a and 102b are not formed (that is, the step d2). ) And the step d2 is usually in the range of 200 nm to 500 nm. On the other hand, in the first region Ra, a step d1 caused by the first recess 102a is formed, and the step d1 is about 200 nm. For this reason, the initial level difference represented by the sum of the level differences d1 and d2 before the subsequent CMP is about 400 to 700 nm.

プロトルージョンは、上述した電解集中又は高分子量による体積の観点から、絶縁膜102に形成される第2の凹部102bの開口径が小さくなればなる程大きく形成されると
絶縁膜102における第2の凹部102bが形成されている部分上に形成された銅膜の膜厚は、絶縁膜102における第2の凹部102bが形成されていない部分上に形成された銅膜の膜厚の約2倍になることもある。
From the viewpoint of electrolytic concentration or volume due to high molecular weight, the proto-trusion becomes larger as the opening diameter of the second recess 102b formed in the insulating film 102 becomes smaller. The film thickness of the copper film formed on the portion where the recess 102b is formed is approximately twice the film thickness of the copper film formed on the portion of the insulating film 102 where the second recess 102b is not formed. Sometimes.

これまで、凹部への埋め込み特性を確保した上でプロトルージョンを抑制するために、各デバイスのノード毎に添加剤の組み合わせの最適化が行われてきた。しかしながら、微細化の進展と共に埋め込み特性を確保するためには、ブライトナーの作用を相対的に強める必要があり、その結果、プロトルージョンを抑制することが困難となっている。また、微細化の進展に伴って、第1及び第2の凹部102a及び102bの開口径が縮小されると共に、第1及び第2の凹部102a及び102bの深さが浅くなる傾向があるが、第1及び第2の凹部102a及び102bのアスペクト比は縮小されない。この場合、第1及び第2の凹部102a及び102bの深さの絶対値が縮小されるので、第1及び第2の凹部102a及び102bに埋め込むメッキ膜の総量及び膜厚は縮小するが、成膜されるメッキ膜の膜厚に対するプロトルージョン量は相対的に変化しないことが多い。   Until now, in order to suppress proto-trusion while ensuring the embedding property in the recess, the combination of additives has been optimized for each node of each device. However, in order to ensure the embedding characteristics with the progress of miniaturization, it is necessary to relatively strengthen the action of Brightner, and as a result, it is difficult to suppress the protrusion. As the miniaturization progresses, the opening diameters of the first and second recesses 102a and 102b tend to be reduced, and the depths of the first and second recesses 102a and 102b tend to be shallow. The aspect ratio of the first and second recesses 102a and 102b is not reduced. In this case, since the absolute value of the depth of the first and second recesses 102a and 102b is reduced, the total amount and thickness of the plating film embedded in the first and second recesses 102a and 102b are reduced. In many cases, the amount of protrusion with respect to the thickness of the plated film to be formed does not change relatively.

ここで、図7(b)〜(c)は、図7(a)を用いて説明した電解メッキ法による銅膜の成膜後におけるCMPを用いた工程を説明するための図を示している。   Here, FIGS. 7B to 7C are views for explaining a process using CMP after the copper film is formed by the electrolytic plating method described with reference to FIG. .

図7(b)に示すように、電解メッキ法によって銅膜103を成膜した後に行うCMPでは、第1及び第2の凹部102a及び102bの上端が露出する前に、銅膜103の表面を可能な限り平坦化する。その後、図7(c)に示すように、拡散防止膜102c及び絶縁膜102などの異種の膜が露出する前後において、被研磨膜となる複数種類の異種膜に対するCMPの研磨レートを調整することにより、配線が形成される領域以外に存在している銅膜を除去する。このように、第1及び第2の凹部102a及び102bを露出させる前に、銅膜103の表面を可能な限り平坦化することにより、CMPが終了した時点において、配線が形成された領域とそれ以外の領域との段差を低減しようとしている。   As shown in FIG. 7B, in the CMP performed after the copper film 103 is formed by electrolytic plating, the surface of the copper film 103 is removed before the upper ends of the first and second recesses 102a and 102b are exposed. Flatten as much as possible. Thereafter, as shown in FIG. 7C, before and after the exposure of different types of films such as the diffusion prevention film 102c and the insulating film 102, the CMP polishing rate for the different types of films to be polished is adjusted. Thus, the copper film existing outside the region where the wiring is formed is removed. As described above, the surface of the copper film 103 is planarized as much as possible before exposing the first and second recesses 102a and 102b. I am trying to reduce the level difference from other areas.

通常、第1及び第2の凹部102a及び102bの深さが約200nmである場合には、電解メッキ法によって形成する銅膜の膜厚は、約600〜1500nmの間で設定されることが多い。この膜厚は、後述するように、CMPによる平坦化性能に依存しているが、第1及び第2の凹部102a及び102bの内部以外に形成される銅膜は全てCMPによって研磨除去される犠牲層となる。   Usually, when the depth of the first and second recesses 102a and 102b is about 200 nm, the thickness of the copper film formed by the electrolytic plating method is often set between about 600 to 1500 nm. . As will be described later, this film thickness depends on the planarization performance by CMP, but all the copper films formed outside the first and second recesses 102a and 102b are sacrificed by polishing and removal by CMP. Become a layer.

ここで、CMPにおける平坦化性能は、通常、基板に対する高さが高い領域の第1の研磨レートと基板に対する高さが低い領域の第2の研磨レートとの差によって表される。第1の研磨レートを第2の研磨レートに対して大きくすることができれば、平坦化性能を向上させることができる。このため、上述した初期段差が小さければ、初期段差を解消するために必要な研磨量が低減される、すなわち、少ない研磨量で平坦化を実現することができる。したがって、初期段差を小さくするためには、プロトルージョンによる段差d2を低減することが重要となってくる。   Here, the planarization performance in CMP is generally represented by a difference between a first polishing rate in a region having a high height relative to the substrate and a second polishing rate in a region having a low height relative to the substrate. If the first polishing rate can be made larger than the second polishing rate, the planarization performance can be improved. For this reason, if the above-mentioned initial level difference is small, the amount of polishing required to eliminate the initial level difference is reduced, that is, planarization can be realized with a small level of polishing. Therefore, in order to reduce the initial level difference, it is important to reduce the level difference d2 due to the protrusion.

一方、初期段差が大きい場合、CMP後における段差を解消するために、研磨量を増加させると、CMP時におけるウエハ面内の研磨レートの絶対バラツキが増大する。したがって、この研磨レートのバラツキを吸収する必要がある。例えば、図7(c)に示したように、配線が形成される領域以外に存在している銅膜を除去する工程では、銅膜103におけるプロトルージョンが形成されている部分の膜厚は厚いために、銅膜103の研磨残り105が発生する場合があり、研磨残り105は配線間の短絡を引き起こす原因となる。研磨レートのバラツキを吸収するためには、通常、光学的な方法を用いて、第1及び第2の凹部102a及び102bの内部以外に存在している銅膜が平均的に完全に除去される時間を終点として検出した後に、過研磨時間と呼ばれる研磨を延長して行う時間が必要となる。このため、過研磨時には上述したような異種膜が露出することにより、研磨レートの差により、第1の凹部102aに形成される配線部分にはディッシング106が発生したり、第2の凹部102bに形成される配線部分にはエロージョン107が発生する。このように、ディッシング106又はエロージョン107が発生すると、配線抵抗が増大する。したがって、研磨レートのバラツキを低減することが重要となってくる。   On the other hand, if the initial level difference is large, increasing the polishing amount to eliminate the level difference after CMP increases the absolute variation in the polishing rate within the wafer surface during CMP. Therefore, it is necessary to absorb this variation in polishing rate. For example, as shown in FIG. 7C, in the step of removing the copper film existing outside the region where the wiring is formed, the film thickness of the portion where the protrusion is formed in the copper film 103 is thick. For this reason, the polishing residue 105 of the copper film 103 may occur, and the polishing residue 105 causes a short circuit between the wirings. In order to absorb the variation in the polishing rate, the copper film existing outside the first and second recesses 102a and 102b is usually completely removed on average using an optical method. After detecting the time as the end point, a time required to extend the polishing called the over-polishing time is required. For this reason, the above-described dissimilar film is exposed at the time of overpolishing, so that dishing 106 occurs in the wiring portion formed in the first recess 102a due to the difference in polishing rate or the second recess 102b. An erosion 107 occurs in the wiring portion to be formed. As described above, when the dishing 106 or the erosion 107 occurs, the wiring resistance increases. Therefore, it is important to reduce variations in the polishing rate.

前記に鑑み、本発明の目的は、配線抵抗のバラツキを低減できる半導体装置の製造方法を提供することである。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can reduce variations in wiring resistance.

前記の課題を解決するために、本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法は、基板上に設けられ、トレンチ又はホールとしての複数の凹部を有する絶縁膜の上に、第1の導電膜を形成する工程(a)と、第1の導電膜の表面層を除去する工程(b)と、工程(b)よりも後に、第1の導電膜の上に第2の導電膜を形成する工程(c)と、工程(c)よりも後に、第1の導電膜及び第2の導電膜における複数の凹部の外部に存在する部分を除去する工程(d)とを備える。   In order to solve the above-described problem, a method of manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a first conductive film formed on a substrate and having an insulating film having a plurality of recesses as trenches or holes. Forming a second conductive film on the first conductive film after the step (a) of forming the step, the step (b) of removing the surface layer of the first conductive film, and the step (b). The process (c) and the process (d) which removes the part which exists outside the some recessed part in a 1st electrically conductive film and a 2nd electrically conductive film after a process (c) are provided.

本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法によると、第1の導電膜を形成した後に、第1の導電膜の表面層を除去して第1の導電膜における表面平坦性を向上させると共に、第1の表面層に残存する第1の導電膜の成膜時に用いた添加剤を除去することができる。このため、平坦性が向上した第1の導電膜の上に成膜される第2の導電膜はコンフォーマルに成膜されるので、第2の導電膜を成膜する際のプロトルージョンの発生を抑制し、第2の導電膜の表面平坦性が向上する。したがって、第1の導電膜及び第2の導電膜における複数の凹部の外部に存在する部分を除去する場合には、エロージョン又はディッシングの発生を抑制することができる。その結果、配線抵抗のバラツキを抑制することが可能となる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, after the first conductive film is formed, the surface layer of the first conductive film is improved by removing the surface layer of the first conductive film. The additive used in forming the first conductive film remaining on the first surface layer can be removed. For this reason, since the second conductive film formed on the first conductive film with improved flatness is formed conformally, generation of protrusion when forming the second conductive film is performed. And the surface flatness of the second conductive film is improved. Therefore, when removing portions of the first conductive film and the second conductive film that exist outside the plurality of recesses, the occurrence of erosion or dishing can be suppressed. As a result, it is possible to suppress variations in wiring resistance.

本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、工程(a)及び(c)は、銅を用いた電解メッキ法によって行われることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the steps (a) and (c) are preferably performed by an electrolytic plating method using copper.

このようにすると、電解メッキ法によって銅よりなる第1の導電膜を成膜する場合に発生するプロトルージョンを効果的に抑制することができる。   In this way, it is possible to effectively suppress prototrusion that occurs when the first conductive film made of copper is formed by electrolytic plating.

本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、第1の導電膜と第2の導電膜とは同一の材料よりなることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the first conductive film and the second conductive film are preferably made of the same material.

本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、工程(b)は、CMP法により、表面層を全面的に除去する工程を含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the step (b) preferably includes a step of removing the entire surface layer by a CMP method.

このように表面層を全面的に除去すれば、例えばプロトルージョンなどの凸部に起因した段差を簡易に低減することができる。   If the surface layer is completely removed in this manner, for example, steps due to convex portions such as protrusion can be easily reduced.

本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、工程(b)は、CMP法により、表面層における凸部を選択的に除去する工程を含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, it is preferable that the step (b) includes a step of selectively removing the protrusions on the surface layer by a CMP method.

このように表面層における凸部を選択的に除去すると、例えばプロトルージョンなどの凸部に起因した段差を効果的に低減し、平坦化をより効果的に実現することができる。また、表面層における凸部のみが選択的に除去されるので、成膜する第1の導電膜の膜厚を薄くすることが可能になる。   Thus, if the convex part in a surface layer is selectively removed, the level | step difference resulting from convex parts, such as a protrusion, can be reduced effectively, and planarization can be implement | achieved more effectively. In addition, since only the convex portions in the surface layer are selectively removed, the film thickness of the first conductive film to be formed can be reduced.

この場合、工程(b)は、不溶解性の錯体を用いて行われることが好ましい。   In this case, the step (b) is preferably performed using an insoluble complex.

このようにすると、CMP法による選択性の高い研磨を行うことができるので、第1の導電膜の表面における凸部をより選択的に除去することができる。   In this way, highly selective polishing by the CMP method can be performed, so that the convex portions on the surface of the first conductive film can be more selectively removed.

本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、工程(b)は、ウェットエッチングによって行われることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the step (b) is preferably performed by wet etching.

この場合、工程(a)よりも後であって且つ工程(b)よりも前に、第1の導電膜の表面を酸化する工程をさらに備えることが好ましい。   In this case, it is preferable to further include a step of oxidizing the surface of the first conductive film after the step (a) and before the step (b).

このようにすると、第1の導電膜における酸化された表面層を容易に除去することができる。   In this way, the oxidized surface layer in the first conductive film can be easily removed.

本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、工程(b)は、ブラシ洗浄によって行われることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the step (b) is preferably performed by brush cleaning.

このようにブラシによる物理的な作用によっても第1の導電膜の表面層を除去することができる。   Thus, the surface layer of the first conductive film can be removed also by a physical action by the brush.

この場合、工程(b)は、エッチング液として有機酸を用いて行われることが好ましい。   In this case, the step (b) is preferably performed using an organic acid as an etchant.

このようにすると、第1の導電膜の表面層における表面状態に依存することなく、第1の導電膜の表面層を効果的に除去することができる。特に、第1の導電膜が銅メッキよりなり、メッキ後の洗浄が置換洗浄のみである場合には、銅メッキ表面がアイランド状に酸化されている場合があるので、このような場合に有機酸を用いてブラシ洗浄を行うことにより、表面層に対する物理的な作用による除去に加えて、酸化領域のウェットエッチングが効果的に進行する。   Thus, the surface layer of the first conductive film can be effectively removed without depending on the surface state of the surface layer of the first conductive film. In particular, in the case where the first conductive film is made of copper plating and the cleaning after plating is only replacement cleaning, the surface of the copper plating may be oxidized in an island shape. By performing brush cleaning using, wet etching of the oxidized region effectively proceeds in addition to removal by physical action on the surface layer.

本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、工程(a)よりも後であって且つ工程(b)よりも前に、第1の導電膜に対して熱処理を行う工程(e)を含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, a step (e) of performing a heat treatment on the first conductive film after the step (a) and before the step (b). It is preferable to include.

このようにすると、第1の導電膜の表面層を除去する工程の前に、第1の導電膜の表面の平坦化を進行させることができる。このため、第1の導電膜の表面層を除去した後には、第1の導電膜の表面における段差がより低減される。   In this manner, the surface of the first conductive film can be planarized before the step of removing the surface layer of the first conductive film. For this reason, after the surface layer of the first conductive film is removed, the level difference on the surface of the first conductive film is further reduced.

この場合、工程(e)は、不活性の窒素ガスに還元性を有するガスが添加されてなる雰囲気下にて行われることが好ましい。   In this case, the step (e) is preferably performed in an atmosphere in which a reducing gas is added to an inert nitrogen gas.

このようにすると、第1の導電膜の表面層の除去を安定的に行うことができる。例えば、第1の導電膜が銅よりなる場合には、熱処理時において、銅の酸化が銅膜の内部に及ぶことを防止することができる。   In this way, the surface layer of the first conductive film can be stably removed. For example, when the first conductive film is made of copper, it is possible to prevent copper oxidation from reaching the inside of the copper film during the heat treatment.

また、工程(e)は、熱処理における少なくとも最終段階において、酸素を導入しながら行われることが好ましい。   Further, the step (e) is preferably performed while introducing oxygen at least at the final stage of the heat treatment.

このようにすると、平坦化が進行した第1の導電膜の表面に酸化層を形成することができるので、第1の導電膜の表面層の除去を容易に行うことができる。   In this manner, an oxide layer can be formed on the surface of the first conductive film that has been planarized, so that the surface layer of the first conductive film can be easily removed.

また、工程(e)は、第1の導電膜に含まれる不純物を第1の導電膜の表面に析出させる工程を含むことが好ましい。   Further, the step (e) preferably includes a step of depositing impurities contained in the first conductive film on the surface of the first conductive film.

このようにすると、第1の導電膜の表面層を除去する際に、その表面に析出した不純物を効果的に除去することができる。   In this case, when the surface layer of the first conductive film is removed, impurities deposited on the surface can be effectively removed.

また、工程(c)は、第1の導電膜の表面のうち相対的に低い位置にある部分から優先的に膜成長させることにより、第2の導電膜を形成する工程を含むことが好ましい。   In addition, it is preferable that the step (c) includes a step of forming the second conductive film by preferentially growing the film from a relatively low portion of the surface of the first conductive film.

このように第1の導電膜の表面のうち相対的に低い位置にある部分から膜成長させるボトムアップを利用して第2の導電膜を形成することにより、第2の導電膜の表面がより平坦化される。   In this way, by forming the second conductive film by using bottom-up in which the film is grown from a relatively low portion of the surface of the first conductive film, the surface of the second conductive film is more Flattened.

本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、少なくとも凹部の深さに工程(b)で除去される膜厚を加えた膜厚を有する第1の導電膜を形成する工程であることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the method may be a step of forming a first conductive film having a thickness obtained by adding at least the depth of the concave portion to the thickness removed in the step (b). preferable.

このようにすると、ウエハ面内における除去のバラツキを低減することができる。   In this way, variations in removal within the wafer surface can be reduced.

本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法によると、配線短絡を生じさせず、且つ、エロージョン又はディッシングなどの発生させない、配線又はプラグなどの導電性パターンを形成することができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of one aspect of the present invention, it is possible to form a conductive pattern such as a wiring or a plug that does not cause a wiring short circuit and does not cause erosion or dishing.

以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
(First embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described below.

図1(a)〜(d)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部断面図であり、図1(a)においては、各図を代表して、例えばトレンチ又はスルーホール(図示せず)などの凹部であって、幅広の開口径を有する第1の凹部12aが相対的に疎に形成される第1の領域Raと、例えばトレンチ又はスルーホール(図示せず)などの凹部であって、微細な開口径を有する第2の凹部12bが相対的に密に形成される第2の領域Rbとを示している。   FIG. 1A to FIG. 1D are cross-sectional views showing a principal part of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment of the present invention in the order of steps, and FIG. 1A represents each drawing. A first region Ra which is a recess, such as a trench or a through hole (not shown), and which has a wide opening diameter and is relatively sparsely formed; It shows a second region Rb which is a concave portion such as a hole (not shown) and in which the second concave portion 12b having a fine opening diameter is formed relatively densely.

なお、本発明の各実施形態では、図上、第1の凹部が1つ、第2の凹部が4つ形成されている場合について説明するが、本発明はこの数に限定されるものではなく、開口径が一方の凹部に対して相対的に大きい凹部が疎に形成されている領域(Ra)と、開口径が他方の凹部に対して相対的に小さい凹部が密に形成されている領域(Rb)とにおいて絶縁膜を形成した場合に生じる段差であれば本発明を適用できるものである。   In each embodiment of the present invention, a case where one first concave portion and four second concave portions are formed in the figure will be described, but the present invention is not limited to this number. A region (Ra) in which a recess having a relatively large opening diameter relative to one recess is formed sparsely, and a region in which a recess having a relatively small opening diameter relative to the other recess is formed densely The present invention can be applied to any level difference generated when an insulating film is formed with respect to (Rb).

まず、図1(a)に示すように、例えばシリコンよりなる半導体基板11上に、例えばシリコン酸化膜よりなる絶縁膜12を形成する。続いて、例えばドライエッチング法により、第1の領域Raにおいて、絶縁膜12に、幅広の開口径を有する第1の凹部12aを形成し、第2の領域Rbにおいて、絶縁膜12に、微細な開口径を有する第2の凹部12bを形成する。続いて、第1の凹部12a及び第2の凹部12bの底部及び壁部を含む絶縁膜12上に、例えばタンタルなどよりなる拡散防止膜12cを形成する。続いて、PVD法(Phycal Vapor Deposition)又はCVD法(Chemical Vapor Deposition)を用いて、後述する電解メッキ時における銅シード層(図示せず)を形成する。続いて、硫酸銅溶液などの液体に添加剤を含んだ液体(以下、メッキ液と呼ぶ)を用いて、第1の電解メッキ法により、絶縁膜12上に、第1の凹部12a及び第2の凹部12bを埋め込むように、第1の銅膜13を形成する。なお、メッキ液に含める一般的な添加剤としては、前述したように、例えば高分子ポリマーなどのインヒビター(抑制剤)や、例えば極性を有する界面活性剤などのレベラー(平滑剤)、例えばイオウ化合物などのブライトナー(光沢剤)などがある。ここでは、通常、前述したボトムアップを利用して微細な開口径を有する第2の凹部12bへの埋め込み特性を向上させることを目的として例えばブライトナーを含むメッキ液を用いる。このため、第2の領域Rbにおける第2の凹部12bの上部には、第2の凹部12bが形成されている領域以外の領域上に形成された第1の銅膜13の表面高さよりも突き出ているプロトルージョンが形成される。ここで、このプロトルージョンに起因する段差d2は、図示するように、Rbにおける第2の凹部12bが形成されている領域以外の領域上に形成された第1の銅膜13の表面高さよりも突き出ているプロトルージョンの凸量で表される。一方、第1の銅膜13は、第1の領域Raにおける第1の凹部12aの上部では、第1の凹部12aが形成されている領域以外の領域上に形成された第1の銅膜13の表面高さよりも凹んでいる。そして、その凹みに起因する段差d1は、Raにおける第1の凹部12aが形成されている領域以外の領域上に形成された第1の銅膜13の表面高さよりも凹んでいる量で表される。   First, as shown in FIG. 1A, an insulating film 12 made of, for example, a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 11 made of, for example, silicon. Subsequently, a first recess 12a having a wide opening diameter is formed in the insulating film 12 in the first region Ra by, for example, a dry etching method, and a fine fineness is formed in the insulating film 12 in the second region Rb. A second recess 12b having an opening diameter is formed. Subsequently, a diffusion prevention film 12c made of, for example, tantalum is formed on the insulating film 12 including the bottom and wall portions of the first recess 12a and the second recess 12b. Subsequently, a copper seed layer (not shown) at the time of electrolytic plating described later is formed by using a PVD method (Phycal Vapor Deposition) or a CVD method (Chemical Vapor Deposition). Subsequently, the first recess 12a and the second recesses are formed on the insulating film 12 by a first electrolytic plating method using a liquid (hereinafter, referred to as a plating solution) containing an additive in a liquid such as a copper sulfate solution. The first copper film 13 is formed so as to fill the recesses 12b. In addition, as a general additive included in the plating solution, as described above, for example, an inhibitor (suppressor) such as a polymer, a leveler (smooth agent) such as a polar surfactant, for example, a sulfur compound. Such as brighteners (brighteners). Here, for example, a plating solution containing, for example, a brightener is usually used for the purpose of improving the embedding characteristics in the second recess 12b having a fine opening diameter by utilizing the above-described bottom-up. For this reason, the upper portion of the second recess 12b in the second region Rb protrudes beyond the surface height of the first copper film 13 formed on the region other than the region where the second recess 12b is formed. Protrusion is formed. Here, as shown in the figure, the level difference d2 caused by the protrusion is higher than the surface height of the first copper film 13 formed on the region other than the region where the second recess 12b is formed in Rb. Expressed by the protruding amount of protrusion. On the other hand, the first copper film 13 is formed on a region other than the region where the first recess 12a is formed above the first recess 12a in the first region Ra. It is recessed more than the surface height of. And the level | step difference d1 resulting from the dent is represented by the quantity dented rather than the surface height of the 1st copper film 13 formed on area | regions other than the area | region where the 1st recessed part 12a is formed in Ra. The

また、図1(a)に示す工程では、第1の銅膜13は、第1の凹部12a及び第2の凹部12bの深さ以上の膜厚を有するように形成することが好ましく、さらに、次工程で行う第1のCMPによって第1の銅膜13の表面層を全面的に除去する厚さに第1の凹部12a及び第2の凹部12bの深さを加えた膜厚以上に設定することがなお好ましい。このようにすると、第1のCMP時における研磨レートのウエハ面内のバラツキを低減することができる。   In the step shown in FIG. 1A, the first copper film 13 is preferably formed to have a film thickness equal to or greater than the depth of the first recess 12a and the second recess 12b. The thickness is set to be equal to or larger than the thickness obtained by adding the depth of the first recess 12a and the second recess 12b to the thickness of removing the entire surface layer of the first copper film 13 by the first CMP performed in the next step. It is still preferred. In this way, it is possible to reduce variations in the polishing rate within the wafer surface during the first CMP.

次に、図1(b)に示すように、第1のCMPにより、図1(a)に示した第1の銅膜13における表面層13aを全面的に研磨によって除去する。なお、図示するように、表面層13aの除去後には第1の銅膜13bが残存している。   Next, as shown in FIG. 1B, the surface layer 13a in the first copper film 13 shown in FIG. 1A is entirely removed by polishing by the first CMP. As shown, the first copper film 13b remains after the surface layer 13a is removed.

ここで、第1のCMPでは、スラリーと呼ばれる研磨粒子を含む薬液を研磨パッド上に滴下し、被研磨膜となる第1の銅膜13側を研磨パッドに加圧することにより、表面層13aを研磨除去する。また、研磨によって除去する表面層13aの膜厚は、メッキ液に含まれる添加剤が残留している部分が少なくとも除去できるだけの厚さであれば良い。さらに、研磨レートが制御しやすいプロセスで第1のCMPを行うと良い。具体的には、第1の銅膜13の表面層13aを研磨除去する際には、通常、研磨レートとして約20(nm/分)以上とすることがプロセスの安定性上望ましいため、例えば、第1の凹部12a及び第2の凹部12bの深さが約200nmである場合には、第1のメッキ法によって形成される第1の銅膜13の膜厚は約230nmとなり、第1のCMPにより、表面層13aとして約30nmの膜厚分を研磨除去する。この場合、第1のCMPを行う前における初期段差は、前述したように、図1(a)に示す段差d1とd2との合計によって表されるが、幅広の第1の凹部12aに起因する段差d1の約200nmと、メッキ液に含まれる添加剤の種類にも依存するが、プロトルージョンに起因する段差d2の約150nm程度との合計となり、初期段差(d1+d2)は350nm程度である。   Here, in the first CMP, a chemical solution containing abrasive particles called slurry is dropped on the polishing pad, and the first copper film 13 side to be the film to be polished is pressed against the polishing pad, thereby forming the surface layer 13a. Remove by polishing. The film thickness of the surface layer 13a to be removed by polishing may be a thickness that can remove at least a portion where the additive contained in the plating solution remains. Further, the first CMP may be performed by a process in which the polishing rate can be easily controlled. Specifically, when the surface layer 13a of the first copper film 13 is removed by polishing, it is usually desirable for the polishing rate to be about 20 (nm / min) or more for the stability of the process. When the depth of the first recess 12a and the second recess 12b is about 200 nm, the thickness of the first copper film 13 formed by the first plating method is about 230 nm, and the first CMP is performed. Thus, the surface layer 13a is removed by polishing for a thickness of about 30 nm. In this case, the initial step before performing the first CMP is expressed by the sum of the steps d1 and d2 shown in FIG. 1A as described above, but is caused by the wide first recess 12a. Although it depends on the level of the step d1 of about 200 nm and the type of additive contained in the plating solution, it is the sum of the level difference d2 of about 150 nm due to prototrusion and the initial step (d1 + d2) is about 350 nm.

また、第1のCMPでは、表面層13aを全面的に研磨除去するので、例えば、不織布などの表面追従性に優れた軟質研磨パッドを用いて、第1のCMPを行うことが望ましい。また、軟質研磨パッドは研磨レートを低く制御する上でも効果的である。また、軟質研磨パッドを用いることによって表面層13aの全面に研磨パッドを追従させることができるが、第2の領域Rbにおけるプロトルージョンが形成されている領域では、第1の凹部12a上の領域に比べて研磨時の圧力が大きくなるので、研磨量が多くなって第1の銅膜13bの表面の平坦化が向上する。なお、ここで、軟質パッド及び後述の第2の実施形態における硬質パッドは、それぞれ、例えばショア硬度が10未満のものを軟質パッド、ショア硬度が80以下のものを硬質パッドと定義する場合もあるが、膜厚又は研磨条件などによって変化するものであるので、本実施形態で言う軟質パッドとは第1の銅膜13の表面の全面を研磨によって除去できるものであればよいことを意味する一方、第2の実施形態で言う硬質パッドとは第1の銅膜23の表面における凸部を選択的に除去できるものであればよいことを意味している。   In the first CMP, since the surface layer 13a is entirely removed by polishing, it is desirable to perform the first CMP using a soft polishing pad having excellent surface followability such as a nonwoven fabric. The soft polishing pad is also effective in controlling the polishing rate low. In addition, by using a soft polishing pad, the polishing pad can be made to follow the entire surface layer 13a. However, in the region where the prototrusion in the second region Rb is formed, the region on the first recess 12a is formed. Since the pressure during polishing is larger than that, the amount of polishing is increased, and the planarization of the surface of the first copper film 13b is improved. Here, the soft pad and the hard pad in the second embodiment described later may be defined as a soft pad having a Shore hardness of less than 10 and a hard pad having a Shore hardness of 80 or less, for example. However, the soft pad as used in the present embodiment means that the entire surface of the first copper film 13 can be removed by polishing. The hard pad referred to in the second embodiment means that it is sufficient if the convex portion on the surface of the first copper film 23 can be selectively removed.

このようにして、第1の電解メッキ法によって形成され、添加剤が含まれている第1の銅膜13の表面層13aを全面的に除去することにより、メッキ液に含まれる添加剤に起因するプロトルージョンを発生させる原因を一旦除去する。   In this way, the surface layer 13a of the first copper film 13 formed by the first electrolytic plating method and containing the additive is completely removed, thereby causing the additive in the plating solution. Remove the cause of the protrusion to occur.

次に、図1(c)に示すように、第2の電解メッキ法により、第1の銅膜13bの上に、第2の銅膜14を形成する。第2の電解メッキ法による第2の銅膜14の形成の際には、前述した第1の銅膜13の表面層13aの除去と共に添加剤がすでに除去されているので、第2の銅膜14はコンフォーマルに堆積され、プロトルージョンを新たに生じさせることはない。このため、第2の電解メッキ法によって、表面段差が増加することはない。その結果、第2の銅膜14の膜厚としては、後述する第2のCMPにおける平坦化性能にもよるが、例えば、初期段差を解消するために必要な量の研磨を行った場合に、第1の凹部12a及び第2の凹部12bが形成されていない領域における絶縁膜12の表面高さ以上に研磨できるように(すなわち、過研磨が行われないように)設定するとよい。   Next, as shown in FIG. 1C, a second copper film 14 is formed on the first copper film 13b by a second electrolytic plating method. At the time of forming the second copper film 14 by the second electrolytic plating method, the additive has already been removed together with the removal of the surface layer 13a of the first copper film 13, and therefore the second copper film No. 14 is deposited conformally and does not cause any new protrusion. For this reason, the surface step difference is not increased by the second electrolytic plating method. As a result, the film thickness of the second copper film 14 depends on the planarization performance in the second CMP, which will be described later. For example, when polishing is performed in an amount necessary to eliminate the initial step, It is preferable to set so that polishing can be performed at a height higher than the surface height of the insulating film 12 in the region where the first recess 12a and the second recess 12b are not formed (that is, overpolishing is not performed).

また、通常、配線などが形成される第1の凹部12a及び第2の凹部12bの幅は一定の範囲で設計されているので、前述した図1(b)に示した工程における第1のCMPによって表面層13aを全面的に除去した後に、第1の領域Raにおける第1の凹部12aの上部では、第1の銅膜13bに凹みが残存することになる。そこで、図1(c)に示す工程では、第1の凹部12aの上部における第1の銅膜13bの凹みを利用したボトムアップの膜成長特性が生じるように、第2の電解メッキに用いる添加剤を調整することにより、形成される第2の銅膜14の平坦性をさらに向上させることもできる。   Further, since the widths of the first recess 12a and the second recess 12b in which wirings are formed are normally designed within a certain range, the first CMP in the process shown in FIG. After the surface layer 13a is completely removed by the above, a recess remains in the first copper film 13b above the first recess 12a in the first region Ra. Therefore, in the step shown in FIG. 1C, the additive used for the second electrolytic plating is performed so that a bottom-up film growth characteristic using the depression of the first copper film 13b above the first depression 12a is generated. The flatness of the formed second copper film 14 can be further improved by adjusting the agent.

次に、図1(d)に示すように、第2のCMPにより、第1の凹部12a及び第2の凹部12bの外側に存在している第1の銅膜13b及び第2の銅膜14を除去する。これにより、配線幅が幅広の第1の配線13cと配線幅が微細な第2の配線13dとが形成される。   Next, as shown in FIG. 1 (d), the first copper film 13b and the second copper film 14 existing outside the first recess 12a and the second recess 12b by the second CMP. Remove. Thereby, the first wiring 13c having a wide wiring width and the second wiring 13d having a fine wiring width are formed.

以上のように、本発明に係る第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、第1の電解メッキ法によって第1の銅膜13を形成した後に、第1のCMPを用いてその表面層13aを全面的に除去することにより、第1の銅膜13bの表面平坦性を向上させると共に、表面層13aに残留する第1の銅膜13の形成時に用いた添加剤を除去することができる。このため、添加剤を含む表面層13aが除去されて残存する第1の銅膜13bの上に、第2の電解メッキ法によって第2の銅膜14を形成すると、第2の銅膜14はコンフォーマルに形成され、プロトルージョンの発生を抑制して初期段差が低減し、第2の銅膜14の表面平坦性が向上する。したがって、第2のCMPにより、第1の凹部12a及び第2の凹部12bの外側に存在している第1の銅膜13b及び第2の銅膜14を除去すると、エロージョン又はディッシングの発生が抑制される。その結果、配線抵抗のバラツキを抑制することが可能となる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, after the first copper film 13 is formed by the first electrolytic plating method, the first CMP is used. By removing the entire surface layer 13a, the surface flatness of the first copper film 13b is improved, and the additive used when forming the first copper film 13 remaining on the surface layer 13a is removed. Can do. Therefore, when the second copper film 14 is formed by the second electrolytic plating method on the first copper film 13b remaining after the surface layer 13a containing the additive is removed, the second copper film 14 is Conformally formed, the occurrence of proto-trusion is suppressed, the initial step is reduced, and the surface flatness of the second copper film 14 is improved. Therefore, when the first copper film 13b and the second copper film 14 existing outside the first recess 12a and the second recess 12b are removed by the second CMP, generation of erosion or dishing is suppressed. Is done. As a result, it is possible to suppress variations in wiring resistance.

例えば、バリア膜やシード膜の堆積後、Cu膜のメッキ前の状態で溝深さが200nm、溝幅が500nmの部位においては、メッキ法によるCu膜の形成が230nmの場合に、Cu膜がメッキ法により下地溝段差に追従してコンフォーマルに形成された場合、メッキ法やメッキ液にも依存するが、最大でプロセス溝の中心付近に深さ200nm、幅約40nmの凹部が残存することになる。Cu膜全面の表面層を除去するプロセス条件に依存するが、このような狭い凹部では第1のCMPにより表面層を30nm除去した場合に、凹部両側の約30nmのみ研磨除去され、深さ170nm、幅約40nmの凹段差が残留する。このように狭い幅で残存した凹部は第2の電解メッキ法によるCu膜の形成の際に、ボトムアップの作用が働き、従来の1回の電解メッキによるCu膜形成で残存する幅広配線部の段差を低減することが可能となる。   For example, after depositing a barrier film or a seed film, in a state where the groove depth is 200 nm and the groove width is 500 nm before the Cu film is plated, if the formation of the Cu film by the plating method is 230 nm, the Cu film When conformally formed following the underlying groove step by plating, a recess with a maximum depth of 200 nm and a width of about 40 nm remains near the center of the process groove, depending on the plating method and plating solution. become. Depending on the process conditions for removing the surface layer on the entire surface of the Cu film, in such a narrow recess, when the surface layer is removed by 30 nm by the first CMP, only about 30 nm on both sides of the recess is polished and removed, and the depth is 170 nm. A concave step with a width of about 40 nm remains. The concave portion remaining in such a narrow width acts as a bottom-up when the Cu film is formed by the second electrolytic plating method, and the wide wiring portion remaining in the conventional Cu film formation by one electrolytic plating is used. The step can be reduced.

(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
(Second Embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described below.

図2(a)〜(d)は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部断面図であり、図2(a)においては、各図を代表して、例えばトレンチ又はスルーホール(図示せず)などの凹部であって、幅広の開口径を有する第1の凹部22aが相対的に疎に形成される第1の領域Raと、例えばトレンチ又はスルーホール(図示せず)などの凹部であって、微細な開口径を有する第2の凹部22bが相対的に密に形成される第2の領域Rbとを示している。   FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views showing the main part of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention in the order of steps, and FIG. 2A represents each drawing. A first region Ra which is a recess such as a trench or a through hole (not shown), and has a relatively wide first opening 22a, and a trench or a through, for example. A second region Rb, which is a concave portion such as a hole (not shown) and in which the second concave portion 22b having a fine opening diameter is formed relatively densely, is shown.

まず、図2(a)に示すように、例えばシリコンよりなる半導体基板21上に、例えばシリコン酸化膜よりなる絶縁膜22を形成する。続いて、例えばドライエッチング法により、第1の領域Raにおいて、絶縁膜22に、幅広の開口径を有する第1の凹部22aを形成し、第2の領域Rbにおいて、絶縁膜22に、微細な開口径を有する第2の凹部22bを形成する。続いて、第1の凹部22a及び第2の凹部22bの底部及び壁部を含む絶縁膜22上に、例えばタンタルなどよりなる拡散防止膜22cを形成する。続いて、PVD法(Phycal Vapor Deposition)又はCVD法(Chemical Vapor Deposition)を用いて、後述する電解メッキ時における銅シード層(図示せず)を形成する。続いて、第1の実施形態と同様のメッキ液を用いて、第1の電解メッキ法により、絶縁膜22上に、第1の凹部22a及び第2の凹部22bを埋め込むように、第1の銅膜23を形成する。ここで、通常、前述したボトムアップを利用して微細な開口径を有する第2の凹部22bへの埋め込み特性を向上させる目的で例えばブライトナーを含むメッキ液を用いることは第1の実施形態と同様である。このため、第2の領域Rbにおける第2の凹部22bの上部には、第2の凹部22bが形成されている領域以外の領域上に形成された第1の銅膜23の表面高さよりも突き出ているプロトルージョンが形成される。一方、第1の銅膜23は、第1の領域Raにおける第1の凹部22aの上部では、第1の凹部22aが形成されている領域以外の領域上に形成された第1の銅膜23の表面高さよりも凹んでいる。なお、前述した第1の実施形態と同様に、第1の領域Raにおける凹みに起因する段差をd1とすると共に、第2の領域Rbにおけるプロトルージョンに起因する段差をd2として示している。   First, as shown in FIG. 2A, an insulating film 22 made of, for example, a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 21 made of, for example, silicon. Subsequently, a first recess 22a having a wide opening diameter is formed in the insulating film 22 in the first region Ra, for example, by dry etching, and a fine portion is formed in the insulating film 22 in the second region Rb. A second recess 22b having an opening diameter is formed. Subsequently, a diffusion prevention film 22c made of, for example, tantalum or the like is formed on the insulating film 22 including the bottom and wall portions of the first recess 22a and the second recess 22b. Subsequently, a copper seed layer (not shown) at the time of electrolytic plating described later is formed by using a PVD method (Phycal Vapor Deposition) or a CVD method (Chemical Vapor Deposition). Subsequently, the first recess 22a and the second recess 22b are embedded in the insulating film 22 by the first electrolytic plating method using the same plating solution as in the first embodiment. A copper film 23 is formed. Here, the use of a plating solution containing, for example, a brightener for the purpose of improving the embedding property in the second recess 22b having a fine opening diameter by utilizing the bottom-up described above is the same as the first embodiment. It is the same. Therefore, the upper portion of the second recess 22b in the second region Rb protrudes from the surface height of the first copper film 23 formed on the region other than the region where the second recess 22b is formed. Protrusion is formed. On the other hand, the first copper film 23 is formed on the region other than the region where the first recess 22a is formed above the first recess 22a in the first region Ra. It is recessed more than the surface height of. As in the first embodiment described above, the step due to the dent in the first region Ra is denoted as d1, and the step due to the prototrusion in the second region Rb is denoted as d2.

また、図2(a)に示す工程では、第1の銅膜23は、第1の凹部22a及び第2の凹部22bの深さ以上の膜厚を有するように形成することが好ましく、さらに、第1の凹部22a及び第2の凹部22bの深さに次工程で行う第1のCMPによって第1の銅膜23の凸部23aを選択的に除去する厚さを加えた膜厚を有するように形成することが好ましい。このようにすると、第1のCMP時における研磨レートのウエハ面内のバラツキを低減することができる。   In the step shown in FIG. 2A, the first copper film 23 is preferably formed so as to have a film thickness equal to or greater than the depth of the first recess 22a and the second recess 22b. The thickness of the first concave portion 22a and the second concave portion 22b is added to the depth to selectively remove the convex portion 23a of the first copper film 23 by the first CMP performed in the next process. It is preferable to form. In this way, it is possible to reduce variations in the polishing rate within the wafer surface during the first CMP.

次に、図2(b)に示すように、第1のCMPにより、図2(a)に示した第1の銅膜23の表面層における凸部23aを選択的に研磨によって除去する。なお、図示するように、凸部23aの除去後には第1の銅膜23bが残存する。   Next, as shown in FIG. 2B, the convex portions 23a in the surface layer of the first copper film 23 shown in FIG. 2A are selectively removed by polishing by the first CMP. As shown in the figure, the first copper film 23b remains after the protrusion 23a is removed.

ここで、第1のCMPでは、スラリーと呼ばれる研磨粒子を含む薬液を研磨パッド上に滴下し、被研磨膜となる第1の銅膜23側を研磨パッドに加圧することにより、凸部23aを研磨除去する。ここで、第1の銅膜23における凸部23aを選択的に研磨除去するためには、表面の追従性が低い硬質パッドを用いることが望ましい。また、この場合、硬質パッドの変形に起因する第1の銅膜23表面への追従を抑制するために、第1のCMP時の加工圧力は2Psi以下であることが望ましい。さらに、図2(b)に示すように、この第1のCMPにおける選択性を高める目的で、研磨パッドが接触する程度が低い第1の領域Raにおける第1の銅膜23の凹み部分に、不溶解性錯体24を形成した後に、第1のCMPを行うことがより望ましい。この場合、第1のCMP後においてもわずかながら残存している第1の領域Raにおける凹み部分には、前述した不溶解性錯体24が残留しているので、次工程である第2の電解メッキを行う前には、例えば逆バイアスを印加する等により、不溶解性錯体24が残留している領域を除去することが必要となる。   Here, in the first CMP, a chemical solution containing abrasive particles called a slurry is dropped on the polishing pad, and the first copper film 23 side to be the film to be polished is pressed against the polishing pad, so that the convex portion 23a is formed. Remove by polishing. Here, in order to selectively remove the protrusions 23a in the first copper film 23, it is desirable to use a hard pad with low surface followability. In this case, it is desirable that the processing pressure during the first CMP be 2 Psi or less in order to suppress the follow-up to the surface of the first copper film 23 caused by the deformation of the hard pad. Further, as shown in FIG. 2B, for the purpose of improving the selectivity in the first CMP, in the recessed portion of the first copper film 23 in the first region Ra where the degree of contact with the polishing pad is low, It is more desirable to perform the first CMP after forming the insoluble complex 24. In this case, since the insoluble complex 24 described above remains in the recessed portion in the first region Ra that remains slightly after the first CMP, the second electrolytic plating as the next step is performed. Before performing the step, it is necessary to remove the region where the insoluble complex 24 remains, for example, by applying a reverse bias.

また、第1のCMPでは、第1の銅膜23の凸部23aにおける第2の凹部22b上の部分の最も高い箇所で約30nm分を除去する。したがって、例えば、第1の凹部22a及び第2の凹部22bの深さが約200nmである場合には、図1(a)に示す工程における第1のメッキ法によって形成する第1の銅膜23の膜厚としては約230nmで足りる。このように、第1のCMPによって第1の銅膜23の表面における凸部23aを選択的に除去することにより、成膜する第1の銅膜23の膜厚を低減することができる。このため、第1のCMPを行う前における初期段差は、前述したように、図1(a)に示す段差d1とd2との合計によって表されるが、幅広の第1の凹部22aに起因する段差d1の約200nmと、メッキ液に含まれる添加剤の種類にも依存するが、プロトルージョンに起因する段差d2の約50nm程度との合計となり、初期段差(d1+d2)は250nm程度である。初期段差が低減されているので、本実施形態では、第1のCMP及び後述の第2のCMP後における表面平坦性をより向上させることができる。   Further, in the first CMP, about 30 nm is removed at the highest portion of the convex portion 23a of the first copper film 23 on the second concave portion 22b. Therefore, for example, when the depth of the first recess 22a and the second recess 22b is about 200 nm, the first copper film 23 formed by the first plating method in the step shown in FIG. A film thickness of about 230 nm is sufficient. Thus, the film thickness of the first copper film 23 to be formed can be reduced by selectively removing the protrusions 23a on the surface of the first copper film 23 by the first CMP. Therefore, as described above, the initial level difference before the first CMP is represented by the sum of the level differences d1 and d2 shown in FIG. 1A, but is caused by the wide first recess 22a. Although it depends on the level of the step d1 of about 200 nm and the type of additive contained in the plating solution, it is the sum of the step d2 of about 50 nm due to the protrusion and the initial step (d1 + d2) is about 250 nm. Since the initial level difference is reduced, in this embodiment, the surface flatness after the first CMP and the second CMP described later can be further improved.

次に、図2(c)に示すように、第2の電解メッキ法により、第1の銅膜23bの上に、第2の銅膜25を形成する。第2の電解メッキ法による第2の銅膜25の形成の際には、前述した第1の銅膜23の凸部23aの除去と共に、凸部では添加剤も同時に除去されているので、第2の銅膜25はコンフォーマルに堆積され、プロトルージョンを新たに生じさせることはない。このため、第2の電解メッキ法によって、表面段差が増加することはない。このため、第2の銅膜25の膜厚としては、後述する第2のCMPにおける平坦化性能にもよるが、例えば、初期段差を解消するために必要な量の研磨を行った場合に、第1の凹部22a及び第2の凹部22bが形成されていない領域における絶縁膜22の表面高さ以上に研磨できるように(すなわち、過研磨が行われないように)設定するとよい。   Next, as shown in FIG. 2C, a second copper film 25 is formed on the first copper film 23b by a second electrolytic plating method. At the time of forming the second copper film 25 by the second electrolytic plating method, the additive is removed at the same time as the protrusion 23a of the first copper film 23 is removed. The second copper film 25 is deposited conformally and does not cause any new protrusion. For this reason, the surface step difference is not increased by the second electrolytic plating method. For this reason, the film thickness of the second copper film 25 depends on the planarization performance in the second CMP, which will be described later, but, for example, when a necessary amount of polishing is performed to eliminate the initial step, It is preferable to set so that polishing can be performed at a level higher than the surface height of the insulating film 22 in a region where the first recess 22a and the second recess 22b are not formed (that is, overpolishing is not performed).

また、通常、配線などが形成される第1の凹部22a及び第2の凹部22bの幅は一定の範囲で設計されているので、前述した図2(b)に示した工程における第1のCMPによって凸部23bが選択的に除去された後に、本実施形態であっても、第1の領域Raにおける第2の凹部22aの上部では、第1の銅膜23bに凹みが残存することになる。そこで、図2(c)に示す工程では、第1の凹部22aの上部における第1の銅膜23bの凹みを利用したボトムアップの膜成長特性が生じるように、第2の電解メッキに用いるメッキ液に加える添加剤を調整することにより、形成される第2の銅膜25の平坦性をさらに向上させることもできる。   In addition, since the widths of the first recess 22a and the second recess 22b in which wirings and the like are normally formed are designed within a certain range, the first CMP in the process shown in FIG. After the convex portion 23b is selectively removed by the above, even in the present embodiment, the concave portion remains in the first copper film 23b in the upper portion of the second concave portion 22a in the first region Ra. . Therefore, in the step shown in FIG. 2C, the plating used for the second electrolytic plating is performed so that a bottom-up film growth characteristic using the depression of the first copper film 23b above the first depression 22a is generated. By adjusting the additive to be added to the liquid, the flatness of the formed second copper film 25 can be further improved.

次に、図2(d)に示すように、第2のCMPにより、第1の凹部22a及び第2の凹部22bの外側に存在している第1の銅膜23b及び第2の銅膜25を除去する。これにより、配線幅が幅広の第1の配線23cと配線幅が微細な第2の配線23dとが形成される。   Next, as shown in FIG. 2D, the first copper film 23b and the second copper film 25 existing outside the first recess 22a and the second recess 22b by the second CMP. Remove. As a result, the first wiring 23c having a wide wiring width and the second wiring 23d having a fine wiring width are formed.

以上のように、本発明に係る第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、第1の電解メッキ法によって第1の銅膜23を形成した後に、第1のCMPを用いてその表面における凸部23aを選択的に除去することにより、第1の銅膜23bの表面平坦性を向上させると共に、凸部23aに残存する第1の銅膜23の形成時に用いた添加剤を除去することができる。このため、添加剤を含む表面層23aが除去されて残存する第1の銅膜23bの上に、第2の電解メッキ法によって第2の銅膜25を形成すると、第2の銅膜25はコンフォーマルに形成され、プロトルージョンの発生を抑制して初期段差が低減し、第2の銅膜25の表面平坦性が向上する。特に、第2の実施形態では、第1の銅膜23における凸部23aを選択的に除去することにより、凸部23a除去後における第1の銅膜23b及びその後に成膜される第2の銅膜25の表面平坦性がより向上する。したがって、第2のCMPにより、第1の凹部22a及び第2の凹部22bの外側に存在している第1の銅膜23b及び第2の銅膜25を除去すると、エロージョン又はディッシングの発生をより抑制することができる。その結果、配線抵抗のバラツキをより抑制することが可能となる。また、第1の銅膜23における凸部23aを選択的に除去し、第1の凹部22a上に形成される第1の銅膜23の凹み部分はほとんど除去されないので、成膜する第1の銅膜23の膜厚を低減することができる。   As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, after the first copper film 23 is formed by the first electrolytic plating method, the first CMP is used. By selectively removing the convex portion 23a on the surface, the surface flatness of the first copper film 23b is improved, and the additive used when forming the first copper film 23 remaining on the convex portion 23a is removed. can do. Therefore, when the second copper film 25 is formed by the second electrolytic plating method on the first copper film 23b remaining after the surface layer 23a containing the additive is removed, the second copper film 25 is Conformally formed, the occurrence of proto-trusion is suppressed, the initial step is reduced, and the surface flatness of the second copper film 25 is improved. In particular, in the second embodiment, by selectively removing the protrusions 23a in the first copper film 23, the first copper film 23b after the removal of the protrusions 23a and the second copper film formed after that are formed. The surface flatness of the copper film 25 is further improved. Therefore, when the first copper film 23b and the second copper film 25 existing outside the first recess 22a and the second recess 22b are removed by the second CMP, erosion or dishing is more generated. Can be suppressed. As a result, it is possible to further suppress variations in wiring resistance. Further, the convex portion 23a in the first copper film 23 is selectively removed, and the concave portion of the first copper film 23 formed on the first concave portion 22a is hardly removed. The film thickness of the copper film 23 can be reduced.

(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
(Third embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention will be described below.

図3(a)〜(d)は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部断面図であり、図3(a)においては、各図を代表して、例えばトレンチ又はスルーホール(図示せず)などの凹部であって、幅広の開口径を有する第1の凹部42aが相対的に疎に形成される第1の領域Raと、例えばトレンチ又はスルーホール(図示せず)などの凹部であって、微細な開口径を有する第2の凹部42bが相対的に密に形成される第2の領域Rbとを示している。   FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views of relevant parts showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention in the order of steps, and FIG. 3A represents each drawing. A first region Ra which is a concave portion such as a trench or a through hole (not shown) and which has a wide opening diameter and is relatively sparsely formed; The second region Rb is a concave portion such as a hole (not shown), and the second concave portion 42b having a fine opening diameter is formed relatively densely.

まず、図3(a)に示すように、例えばシリコンよりなる半導体基板41上に、例えばシリコン酸化膜よりなる絶縁膜42を形成する。続いて、例えばドライエッチング法により、第1の領域Raにおいて、絶縁膜42に、幅広の開口径を有する第1の凹部42aを形成し、第2の領域Rbにおいて、絶縁膜42に、微細な開口径を有する第2の凹部42bを形成する。続いて、第1の凹部42a及び第2の凹部42bの底部及び壁部を含む絶縁膜42上に、例えばタンタルなどよりなる拡散防止膜42cを形成する。続いて、PVD法(Phycal Vapor Deposition)又はCVD法(Chemical Vapor Deposition)を用いて、後述する電解メッキ時における銅シード層(図示せず)を形成する。続いて、第1の実施形態と同様のメッキ液を用いて、第1の電解メッキ法により、絶縁膜42上に、第1の凹部42a及び第2の凹部42bを埋め込むように、第1の銅膜43を形成する。ここで、通常、前述したボトムアップを利用して微細な開口径を有する第2の凹部42bへの埋め込み特性を向上させる目的で例えばブライトナーを含むメッキ液を用いことは第1の実施形態と同様である。このため、第2の領域Rbにおける第2の凹部42bの上部には、第2の凹部42bが形成されている領域以外の領域上に形成された第1の銅膜43の表面高さよりも突き出ているプロトルージョンが形成される。一方、第1の銅膜43は、第1の領域Raにおける第1の凹部42aの上部では、第1の凹部42aが形成されている領域以外の領域上に形成された第1の銅膜43の表面高さよりも凹んでいる。なお、前述した第1の実施形態と同様に、第1の領域Raにおける凹みに起因する段差をd1とすると共に、第2の領域Rbにおけるプロトルージョンに起因する段差をd2として示している。   First, as shown in FIG. 3A, an insulating film 42 made of, for example, a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 41 made of, for example, silicon. Subsequently, a first recess 42a having a wide opening diameter is formed in the insulating film 42 in the first region Ra by, for example, a dry etching method, and a fine fineness is formed in the insulating film 42 in the second region Rb. A second recess 42b having an opening diameter is formed. Subsequently, a diffusion prevention film 42c made of, for example, tantalum or the like is formed on the insulating film 42 including the bottom and wall portions of the first recess 42a and the second recess 42b. Subsequently, a copper seed layer (not shown) at the time of electrolytic plating described later is formed by using a PVD method (Phycal Vapor Deposition) or a CVD method (Chemical Vapor Deposition). Subsequently, the first concave portion 42a and the second concave portion 42b are embedded in the insulating film 42 by the first electrolytic plating method using the same plating solution as in the first embodiment. A copper film 43 is formed. Here, the use of a plating solution containing, for example, a brightener for the purpose of improving the embedding characteristics in the second recess 42b having a fine opening diameter by utilizing the above-described bottom-up is generally the same as in the first embodiment. It is the same. Therefore, the upper portion of the second recess 42b in the second region Rb protrudes from the surface height of the first copper film 43 formed on the region other than the region where the second recess 42b is formed. Protrusion is formed. On the other hand, the first copper film 43 is a first copper film 43 formed on a region other than the region where the first recess 42a is formed above the first recess 42a in the first region Ra. It is recessed more than the surface height of. As in the first embodiment described above, the step due to the dent in the first region Ra is denoted as d1, and the step due to the prototrusion in the second region Rb is denoted as d2.

また、図3(a)に示す工程では、第1の銅膜43は、第1の凹部42a及び第2の凹部42bの深さ以上の膜厚を有するように形成することが好ましく、さらに、第1の凹部42a及び第2の凹部42bの深さに次工程(図3(b)参照)で行うウェットエッチングによって第1の銅膜43の表面層43aを全面的に除去する厚さを加えた膜厚を有するように形成することが好ましい。このようにすると、ウェットエッチング時におけるエッチングレートのウエハ面内のバラツキを低減することができる。   In the step shown in FIG. 3A, the first copper film 43 is preferably formed so as to have a film thickness equal to or greater than the depth of the first recess 42a and the second recess 42b. A thickness is added to the depth of the first recess 42a and the second recess 42b to completely remove the surface layer 43a of the first copper film 43 by wet etching performed in the next step (see FIG. 3B). It is preferable to form so as to have a different thickness. In this way, the variation in the etching rate within the wafer surface during wet etching can be reduced.

次に、図3(b)に示すように、例えば希硫酸などの無機酸を用いて、ウェットエッチングによって、第1の銅膜43における表面層43aを全面的に除去する。なお、図示するように、表面層43aの除去後には第1の銅膜43bが残存している。   Next, as shown in FIG. 3B, the surface layer 43a of the first copper film 43 is entirely removed by wet etching using an inorganic acid such as dilute sulfuric acid. As shown in the figure, the first copper film 43b remains after the surface layer 43a is removed.

ここで、ウェットエッチングとしては、通常、スピンリンス機能を有する製造装置を用いる。また、ウェットエッチングによって除去する表面層43aの膜厚は、メッキ液に含まれる添加剤が残留している部分が少なくとも除去できるだけの厚さであれば良く、さらに、エッチングレートが制御しやすいプロセスでウェットエッチングを行うと良い。具体的には、第1の銅膜43aをウェットエッチングによって除去する際には、通常、エッチングレートとして約30(nm/分)以上とすることがプロセスの制御性上の制約となるため、例えば、第1の凹部42a及び第2の凹部42bの深さが約200nmである場合には、第1のメッキ法によって形成される第1の銅膜43の膜厚は約230nmとなり、ウェットエッチングにより、表面層43aとして約30nmの膜厚分をエッチング除去する。この場合、ウェットエッチングを行う前における初期段差は、前述したように、図3(a)に示す段差d1とd2との合計によって表されるが、幅広の第1の凹部42aに起因する段差d1の約200nmと、メッキ液に含まれる添加剤の種類にも依存するが、プロトルージョンに起因する段差d2の約150nm程度との合計となり、初期段差(d1+d2)は350nm程度である。   Here, as wet etching, a manufacturing apparatus having a spin rinse function is usually used. Further, the film thickness of the surface layer 43a to be removed by wet etching may be a thickness that can remove at least a portion where the additive contained in the plating solution remains, and is a process in which the etching rate can be easily controlled. Wet etching should be performed. Specifically, when the first copper film 43a is removed by wet etching, the etching rate is usually about 30 (nm / min) or more, which is a restriction on process controllability. When the depth of the first concave portion 42a and the second concave portion 42b is about 200 nm, the thickness of the first copper film 43 formed by the first plating method is about 230 nm. The surface layer 43a is removed by etching to a thickness of about 30 nm. In this case, the initial step before the wet etching is represented by the sum of the steps d1 and d2 shown in FIG. 3A as described above, but the step d1 caused by the wide first recess 42a. However, depending on the type of additive contained in the plating solution, the total difference between the step d2 due to prototrusion is about 150 nm and the initial step (d1 + d2) is about 350 nm.

次に、図3(c)に示すように、第2の電解メッキ法により、第1の銅膜43bの上に、第2の銅膜44を形成する。第2の電解メッキ法による第2の銅膜44の形成の際には、前述した第1の銅膜43の表面層43aの除去と共に添加剤がすでに除去されているので、第2の銅膜44はコンフォーマルに堆積され、プロトルージョンを新たに生じさせることはない。このため、第2の電解メッキ法によって、表面段差が増加することはない。このため、第2の銅膜44の膜厚としては、後述するCMPにおける平坦化性能にもよるが、例えば、初期段差を解消するために必要な量の研磨を行った場合に、第1の凹部42a及び第2の凹部42bが形成されていない領域における絶縁膜42の表面高さ以上に研磨できるように(すなわち、過研磨が行われないように)設定するとよい。   Next, as shown in FIG. 3C, a second copper film 44 is formed on the first copper film 43b by a second electrolytic plating method. When the second copper film 44 is formed by the second electrolytic plating method, the additive has already been removed together with the removal of the surface layer 43a of the first copper film 43 described above, so the second copper film 44 is deposited conformally and does not cause any new proto-trusion. For this reason, the surface step difference is not increased by the second electrolytic plating method. For this reason, the thickness of the second copper film 44 depends on the planarization performance in CMP, which will be described later. For example, when the amount of polishing necessary for eliminating the initial step is performed, It is preferable to set so that polishing can be performed at a level higher than the surface height of the insulating film 42 in a region where the recess 42a and the second recess 42b are not formed (that is, overpolishing is not performed).

また、通常、配線などが形成される第1の凹部42a及び第2の凹部42bの幅は一定の範囲で設計されているので、前述した図3(b)に示した工程におけるウェットエッチングによって表面層43aを全面的に除去した後に、第1の領域Raにおける第1の凹部42aの上部では、第1の銅膜43bに凹みが残存することになる。そこで、図4(c)に示す工程では、第1の凹部42aの上部における第1の銅膜43bの凹みを利用したボトムアップの膜成長特性が生じるように、第2の電解メッキに用いる添加剤を調整することにより、形成される第2の銅膜44の平坦性をさらに向上させることもできる。   In addition, since the width of the first concave portion 42a and the second concave portion 42b in which wirings and the like are normally formed is designed in a certain range, the surface is formed by wet etching in the process shown in FIG. After the layer 43a is completely removed, a recess remains in the first copper film 43b above the first recess 42a in the first region Ra. Therefore, in the step shown in FIG. 4C, the additive used for the second electrolytic plating is performed so that a bottom-up film growth characteristic using the depression of the first copper film 43b in the upper part of the first depression 42a is generated. The flatness of the formed second copper film 44 can be further improved by adjusting the agent.

次に、図3(d)に示すように、CMPにより、第1の凹部42a及び第2の凹部42bの外側に存在している第1の銅膜43b及び第2の銅膜44を除去する。これにより、配線幅が幅広の第1の配線43cと配線幅が微細な第2の配線43dとが形成される。   Next, as shown in FIG. 3D, the first copper film 43b and the second copper film 44 existing outside the first recess 42a and the second recess 42b are removed by CMP. . As a result, the first wiring 43c having a wide wiring width and the second wiring 43d having a fine wiring width are formed.

以上のように、本発明に係る第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、第1の電解メッキ法によって第1の銅膜43を形成した後に、ウェットエッチングによってその表面層43aを全面的に除去することにより、第1の銅膜43bの表面平坦性を向上させると共に、表面層43aに残存する第1の銅膜43の形成時に用いた添加剤を除去することができる。このため、添加剤を含む表面層43aが除去されて残存する第1の銅膜43bの上に、第2の電解メッキ法によって第2の銅膜44を形成すると、第2の銅膜44はコンフォーマルに形成され、プロトルージョンの発生を抑制して初期段差が低減し、第2の銅膜44の表面平坦性が向上する。したがって、CMPにより、第1の凹部42a及び第2の凹部42bの外側に存在している第1の銅膜43b及び第2の銅膜44を除去すると、エロージョン又はディッシングの発生が抑制される。その結果、配線抵抗のバラツキを抑制することが可能となる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, after the first copper film 43 is formed by the first electrolytic plating method, the surface layer 43a is formed by wet etching. By removing the entire surface, it is possible to improve the surface flatness of the first copper film 43b and to remove the additive used when forming the first copper film 43 remaining on the surface layer 43a. Therefore, when the second copper film 44 is formed by the second electrolytic plating method on the first copper film 43b remaining after the surface layer 43a containing the additive is removed, the second copper film 44 is Conformally formed, the occurrence of prototrusion is suppressed, the initial step is reduced, and the surface flatness of the second copper film 44 is improved. Therefore, when the first copper film 43b and the second copper film 44 existing outside the first recess 42a and the second recess 42b are removed by CMP, the occurrence of erosion or dishing is suppressed. As a result, it is possible to suppress variations in wiring resistance.

(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
(Fourth embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention will be described below.

図4(a)〜(d)は、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部断面図であり、図4(a)においては、各図を代表して、例えばトレンチ又はスルーホール(図示せず)などの凹部であって、幅広の開口径を有する第1の凹部52aが相対的に疎に形成される第1の領域Raと、例えばトレンチ又はスルーホール(図示せず)などの凹部であって、微細な開口径を有する第2の凹部52bが相対的に密に形成される第2の領域Rbとを示している。   4 (a) to 4 (d) are cross-sectional views of relevant parts showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps, and FIG. 4 (a) represents each drawing. A first region Ra which is a concave portion such as a trench or a through hole (not shown) and which has a wide opening diameter and is relatively sparsely formed; The second region Rb is a concave portion such as a hole (not shown), and the second concave portion 52b having a fine opening diameter is formed relatively densely.

まず、図4(a)に示すように、例えばシリコンよりなる半導体基板51上に、例えばシリコン酸化膜よりなる絶縁膜52を形成する。続いて、例えばドライエッチング法により、第1の領域Raにおいて、絶縁膜52に、幅広の開口径を有する第1の凹部52aを形成し、第2の領域Rbにおいて、絶縁膜52に、微細な開口径を有する第2の凹部52bを形成する。続いて、第1の凹部52a及び第2の凹部52bの底部及び壁部を含む絶縁膜52上に、例えばタンタルなどよりなる拡散防止膜52cを形成する。続いて、PVD法(Phycal Vapor Deposition)又はCVD法(Chemical Vapor Deposition)を用いて、後述する電解メッキ時における銅シード層(図示せず)を形成する。続いて、第1の実施形態と同様のメッキ液を用いて、第1の電解メッキ法により、絶縁膜52上に、第1の凹部52a及び第2の凹部52bを埋め込むように、第1の銅膜53を形成する。ここで、通常、前述したボトムアップを利用して微細な開口径を有する第2の凹部52bへの埋め込み特性を向上させる目的で例えばブライトナーを含むメッキ液を用いることは第1の実施形態と同様である。このため、第2の領域Rbにおける第2の凹部52bの上部には、第2の凹部52bが形成されている領域以外の領域上に形成された第1の銅膜53の表面高さよりも突き出ているプロトルージョンが形成される。一方、第1の銅膜53は、第1の領域Raにおける第1の凹部52aの上部では、第1の凹部52aが形成されている領域以外の領域上に形成された第1の銅膜53の表面高さよりも凹んでいる。なお、前述した第1の実施形態と同様に、第1の領域Raにおける凹みに起因する段差をd1とすると共に、第2の領域Rbにおけるプロトルージョンに起因する段差をd2として示している。   First, as shown in FIG. 4A, an insulating film 52 made of, for example, a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 51 made of, for example, silicon. Subsequently, a first recess 52a having a wide opening diameter is formed in the insulating film 52 in the first region Ra, for example, by a dry etching method, and the insulating film 52 is finely formed in the second region Rb. A second recess 52b having an opening diameter is formed. Subsequently, a diffusion prevention film 52c made of, for example, tantalum or the like is formed on the insulating film 52 including the bottom and wall portions of the first recess 52a and the second recess 52b. Subsequently, a copper seed layer (not shown) at the time of electrolytic plating described later is formed by using a PVD method (Phycal Vapor Deposition) or a CVD method (Chemical Vapor Deposition). Subsequently, the first recess 52a and the second recess 52b are embedded on the insulating film 52 by the first electrolytic plating method using the same plating solution as that of the first embodiment. A copper film 53 is formed. Here, the use of a plating solution containing, for example, a brightener for the purpose of improving the embedding characteristics in the second recess 52b having a fine opening diameter by utilizing the bottom-up described above is generally the same as in the first embodiment. It is the same. Therefore, the upper portion of the second recess 52b in the second region Rb protrudes from the surface height of the first copper film 53 formed on the region other than the region where the second recess 52b is formed. Protrusion is formed. On the other hand, the first copper film 53 is formed on a region other than the region where the first recess 52a is formed above the first recess 52a in the first region Ra. It is recessed more than the surface height of. As in the first embodiment described above, the step due to the dent in the first region Ra is denoted as d1, and the step due to the prototrusion in the second region Rb is denoted as d2.

また、図4(a)に示す工程では、第1の銅膜53は、第1の凹部52a及び第2の凹部52bの深さ以上の膜厚を有するように形成することが好ましく、さらに、第1の凹部52a及び第2の凹部52bの深さに次工程(図4(b)参照)で行う酸化処理によって第1の銅膜53が酸化される膜厚(数nm)を加えた膜厚を有するように形成することが好ましい。このようにすると、第1のCMP時(図4(c)参照)における研磨レートのウエハ面内のバラツキを低減することができる。   In the step shown in FIG. 4A, the first copper film 53 is preferably formed so as to have a film thickness equal to or greater than the depth of the first recess 52a and the second recess 52b. A film obtained by adding the film thickness (several nm) at which the first copper film 53 is oxidized by the oxidation process performed in the next step (see FIG. 4B) to the depth of the first recess 52a and the second recess 52b. It is preferable to form so as to have a thickness. In this way, it is possible to reduce variations in the polishing surface within the wafer surface during the first CMP (see FIG. 4C).

次に、図4(b)に示すように、例えばオゾン水を用いて、第1の銅膜53における表面層の数nm分を全面的に酸化して表面酸化層53aを形成する。   Next, as shown in FIG. 4B, the surface oxide layer 53a is formed by oxidizing the entire surface layer of the first copper film 53 by several nm using, for example, ozone water.

次に、図4(c)に示すように、例えば、シュウ酸又はクエン酸などの有機酸を用いたウェットエッチングにより、第1の銅膜53におけるオゾンによって酸化された表面酸化層53aのみを除去する。なお、図示するように、表面酸化層53aの除去後には第1の銅膜53bが残存している。   Next, as shown in FIG. 4C, only the surface oxide layer 53a oxidized by ozone in the first copper film 53 is removed by wet etching using an organic acid such as oxalic acid or citric acid, for example. To do. As shown in the figure, the first copper film 53b remains after the surface oxide layer 53a is removed.

ここで、有機酸は、銅の酸化層のみを溶解する特性を有するので、オゾン水による酸化量を制御することによって極めて薄い表面酸化層53aを形成し、その後、有機酸によってその膜厚が薄い表面酸化層53aを除去することができる。この場合、表面酸化層53aには、第1の電解メッキ時に用いたメッキ液に含まれる添加剤が残留しているので、本工程において、プロトルージョンの発生の原因となる添加剤を除去することができる。また、有機酸は酸化された銅に対して溶解する一方で、酸化されていないバルクの銅に対しては溶解しないので、第1の銅膜53において酸化し除去する表面厚さを極めて精度良く調整することができる。なお、この場合、表面酸化層53aを除去する前における初期段差は、前述したように、図4(a)に示す段差d1とd2との合計によって表されるが、幅広の第1の凹部52aに起因する段差d1の約200nmと、メッキ液に含まれる添加剤の種類にも依存するが、プロトルージョンに起因する段差d2の約150nm程度との合計となり、初期段差(d1+d2)は350nm程度である。   Here, since the organic acid has a property of dissolving only the copper oxide layer, an extremely thin surface oxide layer 53a is formed by controlling the amount of oxidation by ozone water, and then the film thickness is thin by the organic acid. The surface oxide layer 53a can be removed. In this case, since the additive contained in the plating solution used at the time of the first electrolytic plating remains on the surface oxide layer 53a, the additive causing the occurrence of prototrusion is removed in this step. Can do. In addition, the organic acid dissolves in the oxidized copper, but does not dissolve in the unoxidized bulk copper. Therefore, the surface thickness oxidized and removed in the first copper film 53 is extremely accurate. Can be adjusted. In this case, as described above, the initial step before removing the surface oxide layer 53a is represented by the sum of the steps d1 and d2 shown in FIG. 4A, but the wide first recess 52a. However, depending on the type of additive contained in the plating solution, the total difference is about 150 nm of the step d2 caused by the protrusion, and the initial step (d1 + d2) is about 350 nm. is there.

次に、図4(d)に示すように、第2の電解メッキ法により、第1の銅膜53bの上に、第2の銅膜54を形成する。第2の電解メッキ法による第2の銅膜54の形成の際には、前述した第1の銅膜53の表面酸化層53aの除去と共に添加剤がすでに除去されているので、第2の銅膜54はコンフォーマルに堆積され、プロトルージョンを新たに生じさせることはない。このため、第2の電解メッキ法によって、表面段差が増加することはない。このため、第2の銅膜54の膜厚としては、後述するCMPにおける平坦化性能にもよるが、例えば、初期段差を解消するために必要な量の研磨を行った場合に、第1の凹部52a及び第2の凹部52bが形成されていない領域における絶縁膜52の表面高さ以上に研磨できるように(すなわち、過研磨が行われないように)設定するとよい。   Next, as shown in FIG. 4D, a second copper film 54 is formed on the first copper film 53b by a second electrolytic plating method. When the second copper film 54 is formed by the second electrolytic plating method, the additive has already been removed together with the removal of the surface oxide layer 53a of the first copper film 53 described above. The film 54 is deposited conformally and does not cause any new prototrusion. For this reason, the surface step difference is not increased by the second electrolytic plating method. For this reason, the thickness of the second copper film 54 depends on the planarization performance in CMP, which will be described later. For example, when the amount of polishing necessary for eliminating the initial step is performed, It is preferable to set so that polishing can be performed at a height higher than the surface height of the insulating film 52 in a region where the recess 52a and the second recess 52b are not formed (that is, overpolishing is not performed).

また、通常、配線などが形成される第1の凹部52a及び第2の凹部52bの幅は一定の範囲で設計されているので、前述した図4(c)に示した工程における表面酸化層53aを除去した後に、第1の領域Raにおける第1の凹部52aの上部では、第1の銅膜53bに凹みが残存することになる。そこで、図4(c)に示す工程では、第1の凹部52aの上部における第1の銅膜53bの凹みを利用したボトムアップの膜成長特性が生じるように、第2の電解メッキに用いる添加剤を調整することにより、形成される第2の銅膜54の平坦性をさらに向上させることもできる。   Further, since the widths of the first recess 52a and the second recess 52b in which wirings are formed are usually designed within a certain range, the surface oxide layer 53a in the process shown in FIG. After the removal, the dent remains in the first copper film 53b above the first recess 52a in the first region Ra. Therefore, in the step shown in FIG. 4C, the addition used for the second electrolytic plating is performed so that bottom-up film growth characteristics using the depression of the first copper film 53b above the first depression 52a are generated. By adjusting the agent, the flatness of the formed second copper film 54 can be further improved.

次に、図4(e)に示すように、CMPにより、第1の凹部52a及び第2の凹部52bの外側に存在している第1の銅膜53b及び第2の銅膜54を除去する。これにより、配線幅が幅広の第1の配線53cと配線幅が微細な第2の配線53dとが形成される。   Next, as shown in FIG. 4E, the first copper film 53b and the second copper film 54 existing outside the first recess 52a and the second recess 52b are removed by CMP. . As a result, a first wiring 53c having a wide wiring width and a second wiring 53d having a fine wiring width are formed.

以上のように、本発明に係る第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、第1の電解メッキ法によって第1の銅膜53を形成した後に、第1の銅膜53の表面酸化層53aを形成し、その後、有機酸を用いて表面酸化層53aを除去することにより、表面酸化層53aに残存する第1の銅膜53の形成時に用いたメッキ液中の添加剤を除去することができる上に、有機酸を用いることによって除去する表面酸化層53aの膜厚を精度良く調整することができる。このため、添加剤を含む表面酸化層53aが除去されて残存する第1の銅膜53bの上に、第2の電解メッキ法によって第2の銅膜54を形成すると、第2の銅膜54はコンフォーマルに形成され、プロトルージョンの発生を抑制して初期段差が低減し、第2の銅膜54の表面平坦性が向上する。したがって、CMPにより、第1の凹部52a及び第2の凹部52bの外側に存在している第1の銅膜53b及び第2の銅膜54を除去すると、エロージョン又はディッシングの発生を抑制することができる。その結果、配線抵抗のバラツキが抑制される。   As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, after forming the first copper film 53 by the first electrolytic plating method, the surface of the first copper film 53 is formed. The oxide layer 53a is formed, and then the surface oxide layer 53a is removed using an organic acid, thereby removing the additive in the plating solution used when forming the first copper film 53 remaining on the surface oxide layer 53a. In addition, the thickness of the surface oxide layer 53a to be removed by using an organic acid can be adjusted with high accuracy. Therefore, when the second copper film 54 is formed by the second electrolytic plating method on the first copper film 53b remaining after the surface oxide layer 53a containing the additive is removed, the second copper film 54 is formed. Is formed conformally, suppresses the occurrence of protrusion, reduces the initial step, and improves the surface flatness of the second copper film 54. Therefore, by removing the first copper film 53b and the second copper film 54 existing outside the first recess 52a and the second recess 52b by CMP, generation of erosion or dishing can be suppressed. it can. As a result, variations in wiring resistance are suppressed.

(第5の実施形態)
以下、本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a method for fabricating a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention will be described.

図5(a)〜(d)は、本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部断面図であり、図5(a)においては、各図を代表して、例えばトレンチ又はスルーホール(図示せず)などの凹部であって、幅広の開口径を有する第1の凹部22aが相対的に疎に形成される第1の領域Raと、例えばトレンチ又はスルーホール(図示せず)などの凹部であって、微細な開口径を有する第2の凹部22bが相対的に密に形成される第2の領域Rbとを示している。   FIG. 5A to FIG. 5D are cross-sectional views showing the principal part of the semiconductor device manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention in the order of steps, and FIG. 5A represents each drawing. A first region Ra which is a recess such as a trench or a through hole (not shown), and has a relatively wide first opening 22a, and a trench or a through, for example. A second region Rb, which is a concave portion such as a hole (not shown) and in which the second concave portion 22b having a fine opening diameter is formed relatively densely, is shown.

まず、図5(a)に示すように、例えばシリコンよりなる半導体基板61上に、例えばシリコン酸化膜よりなる絶縁膜62を形成する。続いて、例えばドライエッチング法により、第1の領域Raにおいて、絶縁膜62に、幅広の開口径を有する第1の凹部62aを形成し、第2の領域Rbにおいて、絶縁膜62に、微細な開口径を有する第2の凹部62bを形成する。続いて、第1の凹部62a及び第2の凹部62bの底部及び壁部を含む絶縁膜62上に、例えばタンタルなどよりなる拡散防止膜62cを形成する。続いて、PVD法(Phycal Vapor Deposition)又はCVD法(Chemical Vapor Deposition)を用いて、後述する電解メッキ時における銅シード層(図示せず)を形成する。続いて、第1の実施形態と同様のメッキ液を用いて、第1の電解メッキ法により、絶縁膜62上に、第1の凹部62a及び第2の凹部62bを埋め込むように、第1の銅膜63を形成する。ここで、通常、前述したボトムアップを利用して微細な開口径を有する第2の凹部62bへの埋め込み特性を向上させる目的で例えばブライトナーを含むメッキ液を用いることは第1の実施形態と同様である。このため、第2の領域Rbにおける第2の凹部62bの上部には、第2の凹部62bが形成されている領域以外の領域上に形成された第1の銅膜63の表面高さよりも突き出ているプロトルージョンが形成される。一方、第1の銅膜63は、第1の領域Raにおける第1の凹部62aの上部では、第1の凹部62aが形成されている領域以外の領域上に形成された第1の銅膜63の表面高さよりも凹んでいる。なお、前述した第1の実施形態と同様に、第1の領域Raにおける凹みに起因する段差をd1とすると共に、第2の領域Rbにおけるプロトルージョンに起因する段差をd2として示している。   First, as shown in FIG. 5A, an insulating film 62 made of, for example, a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 61 made of, for example, silicon. Subsequently, a first recess 62a having a wide opening diameter is formed in the insulating film 62 in the first region Ra by, for example, a dry etching method, and a fine fineness is formed in the insulating film 62 in the second region Rb. A second recess 62b having an opening diameter is formed. Subsequently, a diffusion prevention film 62c made of, for example, tantalum is formed on the insulating film 62 including the bottom and wall portions of the first recess 62a and the second recess 62b. Subsequently, a copper seed layer (not shown) at the time of electrolytic plating described later is formed by using a PVD method (Phycal Vapor Deposition) or a CVD method (Chemical Vapor Deposition). Subsequently, the first recess 62a and the second recess 62b are embedded on the insulating film 62 by the first electrolytic plating method using the same plating solution as that of the first embodiment. A copper film 63 is formed. Here, the use of a plating solution containing, for example, a brightener for the purpose of improving the embedding characteristics in the second recess 62b having a fine opening diameter by using the bottom-up described above is generally the same as in the first embodiment. It is the same. Therefore, the upper portion of the second recess 62b in the second region Rb protrudes from the surface height of the first copper film 63 formed on the region other than the region where the second recess 62b is formed. Protrusion is formed. On the other hand, the first copper film 63 is formed above the first recess 62a in the first region Ra on the region other than the region where the first recess 62a is formed. It is recessed more than the surface height of. As in the first embodiment described above, the step due to the dent in the first region Ra is denoted as d1, and the step due to the prototrusion in the second region Rb is denoted as d2.

また、図5(a)に示す工程では、第1の銅膜63は、第1の凹部62a及び第2の凹部62bの深さ以上の膜厚を有するように形成することが好ましく、さらに、第1の凹部62a及び第2の凹部62bの深さに次工程で行う第1のCMPによって第1の銅膜63の表面層63aを選択的に除去する厚さを加えた膜厚を有するように形成することが好ましい。このようにすると、第1のCMP時における研磨レートのウエハ面内のバラツキを低減することができる。なお、この場合、次工程で表面層63aを除去する前における初期段差は、前述したように、図5(a)に示す段差d1とd2との合計によって表されるが、幅広の第1の凹部62aに起因する段差d1の約200nmと、メッキ液に含まれる添加剤の種類にも依存するが、プロトルージョンに起因する段差d2の約150nm程度との合計となり、初期段差(d1+d2)は350nm程度である。   In the step shown in FIG. 5A, the first copper film 63 is preferably formed so as to have a film thickness equal to or greater than the depth of the first recess 62a and the second recess 62b. The thickness of the first concave portion 62a and the second concave portion 62b is added to the depth to selectively remove the surface layer 63a of the first copper film 63 by the first CMP performed in the next step. It is preferable to form. In this way, it is possible to reduce variations in the polishing rate within the wafer surface during the first CMP. In this case, the initial step before the surface layer 63a is removed in the next step is represented by the sum of the steps d1 and d2 shown in FIG. Although it depends on the type of the additive contained in the plating solution and about 200 nm of the step d1 caused by the recess 62a, it is a total of about 150 nm of the step d2 caused by the protrusion, and the initial step (d1 + d2) is 350 nm. Degree.

次に、図5(b)に示すように、第1のCMPにより、図5(a)に示した第1の銅膜63における表面層63aの全面を除去する。ここでは、例えばPVA(ポリビニルアセタール)などの材料によって形成されてなるブラシ64を用いて、物理的な力を第1の銅膜63の表面に加えて洗浄することにより、表面層63aを除去する。このブラシ洗浄は、例えば突起を有するロール状のブラシをウエハ両面の表面に押し当て、ブラシの回転数を50〜800rpm、ウエハの回転を1〜200rpmに設定し、さらに、押圧としてブラシ表面がウエハ表面に対して0.1mm以上の押し込み量を確保できる圧力とし、DIW(Distilled Ion Water:イオン化蒸留水)でリンスしながら行う。この場合、表面層63aには、第1の電解メッキ時に用いたメッキ液に含まれる添加剤が残留しているので、本工程において、プロトルージョンの発生の原因となる添加剤を除去することができる。   Next, as shown in FIG. 5B, the entire surface layer 63a in the first copper film 63 shown in FIG. 5A is removed by first CMP. Here, the surface layer 63a is removed by applying a physical force to the surface of the first copper film 63 and cleaning it using a brush 64 formed of a material such as PVA (polyvinyl acetal). . In this brush cleaning, for example, a roll-shaped brush having protrusions is pressed against the surfaces of both surfaces of the wafer, the number of rotations of the brush is set to 50 to 800 rpm, and the rotation of the wafer is set to 1 to 200 rpm. The pressure is such that an amount of indentation of 0.1 mm or more with respect to the surface can be secured, and rinsing with DIW (Distilled Ion Water) is performed. In this case, since the additive contained in the plating solution used at the time of the first electrolytic plating remains on the surface layer 63a, in this step, the additive causing the occurrence of prototrusion can be removed. it can.

また、第1のメッキ法によって形成される第1の銅膜63は、メッキ後の洗浄方法に依存するが、例えばDIWを用いたメッキ液の置換洗浄のみを行う場合、その表面がアイランド状に酸化されることがある。したがって、このような場合には、シュウ酸又はクエン酸などの有機酸を用いてブラシ洗浄を行うと、ブラシによる物理的な作用に加えて、有機酸による酸化領域に対するウェットエッチングが進行し、効果的である
次に、図5(c)に示すように、第2の電解メッキ法により、第1の銅膜63bの上に、第2の銅膜65を形成する。第2の電解メッキ法による第2の銅膜65の形成の際には、前述した第1の銅膜63の表面層63aの除去と共に、表面層63aに残留する添加剤も同時に除去されているので、第2の銅膜65はコンフォーマルに堆積され、プロトルージョンを新たに生じさせることはない。このため、第2の電解メッキ法によって、表面段差が増加することはない。このため、第2の銅膜65の膜厚としては、後述するCMPにおける平坦化性能にもよるが、例えば、初期段差を解消するために必要な量の研磨を行った場合に、第1の凹部62a及び第2の凹部62bが形成されていない領域における絶縁膜62の表面高さ以上に研磨できるように(すなわち、過研磨が行われないように)設定するとよい。
Further, the first copper film 63 formed by the first plating method depends on the cleaning method after plating, but when only the plating solution replacement cleaning using DIW, for example, is performed, the surface is formed in an island shape. May be oxidized. Therefore, in such a case, when brush cleaning is performed using an organic acid such as oxalic acid or citric acid, in addition to the physical action of the brush, wet etching on the oxidized region by the organic acid proceeds, and the effect Next, as shown in FIG. 5C, a second copper film 65 is formed on the first copper film 63b by a second electrolytic plating method. When the second copper film 65 is formed by the second electrolytic plating method, the additive remaining on the surface layer 63a is removed at the same time as the surface layer 63a of the first copper film 63 is removed. Therefore, the second copper film 65 is deposited conformally and does not newly cause prototrusion. For this reason, the surface step difference is not increased by the second electrolytic plating method. For this reason, the thickness of the second copper film 65 depends on the planarization performance in CMP, which will be described later. For example, when the amount of polishing necessary for eliminating the initial step is performed, It is preferable to set so that polishing can be performed at a height higher than the surface height of the insulating film 62 in a region where the recess 62a and the second recess 62b are not formed (that is, overpolishing is not performed).

また、通常、配線などが形成される第1の凹部62a及び第2の凹部62bの幅は一定の範囲で設計されているので、前述した図5(b)に示した工程におけるブラシ洗浄によって表面層63aが除去された後に、本実施形態であっても、第1の領域Raにおける第2の凹部62aの上部では、第1の銅膜63bに凹みが残存することになる。そこで、図5(c)に示す工程では、第1の凹部62aの上部における第1の銅膜63bの凹みを利用したボトムアップの膜成長特性が生じるように、第2の電解メッキに用いるメッキ液に加える添加剤を調整することにより、形成される第2の銅膜65の平坦性をさらに向上させることもできる。   In addition, since the width of the first recess 62a and the second recess 62b in which the wiring is formed is normally designed within a certain range, the surface is cleaned by brush cleaning in the process shown in FIG. After the layer 63a is removed, even in the present embodiment, a recess remains in the first copper film 63b above the second recess 62a in the first region Ra. Therefore, in the step shown in FIG. 5C, the plating used for the second electrolytic plating so as to produce a bottom-up film growth characteristic using the depression of the first copper film 63b above the first depression 62a. By adjusting the additive added to the liquid, the flatness of the formed second copper film 65 can be further improved.

次に、図5(d)に示すように、CMPにより、第1の凹部62a及び第2の凹部62bの外側に存在している第1の銅膜63b及び第2の銅膜65を除去する。これにより、配線幅が幅広の第1の配線63cと配線幅が微細な第2の配線63dとが形成される。   Next, as shown in FIG. 5D, the first copper film 63b and the second copper film 65 existing outside the first recess 62a and the second recess 62b are removed by CMP. . As a result, a first wiring 63c having a wide wiring width and a second wiring 63d having a fine wiring width are formed.

以上のように、本発明に係る第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、第1の電解メッキ法によって第1の銅膜63を形成した後に、ブラシ洗浄を用いた物理的な作用を利用してその表面層63aを除去することにより、第1の銅膜63の表面平坦性を向上させると共に、表面層63aに残留する第1の銅膜63の形成時に用いた添加剤を除去することができる。このため、添加剤を含む表面層63aが除去されて残存する第1の銅膜63bの上に、第2の電解メッキ法によって第2の銅膜65を形成すると、第2の銅膜65はコンフォーマルに形成され、プロトルージョンの発生を抑制して初期段差が低減し、第2の銅膜65の表面平坦性が向上する。したがって、CMPにより、第1の凹部62a及び第2の凹部62bの外側に存在している第1の銅膜63b及び第2の銅膜65を除去すると、エロージョン又はディッシングの発生をより抑制することができる。その結果、配線抵抗のバラツキをより抑制することが可能となる。   As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention, after forming the first copper film 63 by the first electrolytic plating method, the physical using brush cleaning is performed. By removing the surface layer 63a using the action, the surface flatness of the first copper film 63 is improved, and the additive used when forming the first copper film 63 remaining on the surface layer 63a is added. Can be removed. Therefore, when the second copper film 65 is formed by the second electrolytic plating method on the first copper film 63b remaining after the surface layer 63a containing the additive is removed, the second copper film 65 is Conformally formed, the occurrence of proto-trusion is suppressed, the initial step is reduced, and the surface flatness of the second copper film 65 is improved. Therefore, when the first copper film 63b and the second copper film 65 existing outside the first recess 62a and the second recess 62b are removed by CMP, generation of erosion or dishing is further suppressed. Can do. As a result, it is possible to further suppress variations in wiring resistance.

(第6の実施形態)
以下、本発明の第6の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
(Sixth embodiment)
The method for manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention will be described below.

図6(a)〜(d)は、本発明の第6の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部断面図であり、図6(a)においては、各図を代表して、例えばトレンチ又はスルーホール(図示せず)などの凹部であって、幅広の開口径を有する第1の凹部72aが相対的に疎に形成される第1の領域Raと、例えばトレンチ又はスルーホール(図示せず)などの凹部であって、微細な開口径を有する第2の凹部72bが相対的に密に形成される第2の領域Rbとを示している。   FIGS. 6A to 6D are cross-sectional views showing the principal part of the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention in the order of steps, and FIG. A first region Ra which is a concave portion such as a trench or a through hole (not shown) and which has a wide opening diameter and is relatively sparsely formed; The second region Rb is a concave portion such as a hole (not shown), and the second concave portion 72b having a fine opening diameter is formed relatively densely.

本発明の第6の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第1のメッキ法によって第1の銅膜を成膜した後であって、該第1の銅膜の表面層を除去する前に、熱処理を行う工程を有する点に特徴を有し、本工程は、前述した第1〜第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法のすべてに適用できるものである。以下では、本実施形態の特徴である熱処理を行う工程を前述の第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法に適用した場合を例にして説明する。なお、このため以下では、第5の実施形態における説明と共通する部分については繰り返さない。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention is after the first copper film is formed by the first plating method and before the surface layer of the first copper film is removed. The present invention is characterized in that it includes a step of performing a heat treatment, and this step can be applied to all the semiconductor device manufacturing methods according to the first to fifth embodiments described above. Hereinafter, a case where the heat treatment process, which is a feature of the present embodiment, is applied to the semiconductor device manufacturing method according to the above-described fifth embodiment will be described as an example. For this reason, in the following, the parts common to the description in the fifth embodiment will not be repeated.

まず、図6(a)に示すように、前述の図5(a)に示した工程と同様に、半導体基板71上に、第1の凹部72a及び第2の凹部72bを有する絶縁膜72を形成し、第1の凹部72a及び第2の凹部72bの内部を含む絶縁膜72の上に、拡散防止膜72c及び第1の銅膜73を順に形成する。   First, as shown in FIG. 6A, an insulating film 72 having a first recess 72a and a second recess 72b is formed on a semiconductor substrate 71 in the same manner as the process shown in FIG. Then, a diffusion prevention film 72c and a first copper film 73 are sequentially formed on the insulating film 72 including the insides of the first recess 72a and the second recess 72b.

次に、図6(b)に示すように、熱処理74を行う。これにより、第1の銅膜73を構成する銅原子がマイグレーションし、第1の銅膜73の表面の平滑化が進行する。つまり、熱処理を行わない場合と比較して、表面をより平坦化することができる。   Next, as shown in FIG. 6B, a heat treatment 74 is performed. Thereby, the copper atom which comprises the 1st copper film 73 migrates, and the smoothing of the surface of the 1st copper film 73 advances. That is, the surface can be flattened as compared with the case where heat treatment is not performed.

また、本熱処理工程後における前述の第1の銅膜73の表面層には、前述した第1のメッキ法で用いた添加剤の他に、銅膜などの中に残留する不純物がグレインの成長過程で析出している。このため、次工程で行う第1の銅膜73の表面層を除去する工程においてこれらの添加剤及び不純物を除去することにより、残留する添加剤が起因となるプロトルージョンの発生を抑制することに加えて、第1の銅膜73に含まれる不純物を効果的に除去することができる。ここで、第1の銅膜73の表面層に析出する不純物としては、例えばSn、Al、Ag、Ti、Mn、S、C、Clなどが挙げられる。   In addition to the additive used in the first plating method, impurities remaining in the copper film and the like are grown on the surface layer of the first copper film 73 after the heat treatment step. It is precipitated in the process. For this reason, in the process of removing the surface layer of the first copper film 73 performed in the next process, by removing these additives and impurities, it is possible to suppress the occurrence of protrusion caused by the remaining additives. In addition, impurities contained in the first copper film 73 can be effectively removed. Here, examples of impurities deposited on the surface layer of the first copper film 73 include Sn, Al, Ag, Ti, Mn, S, C, and Cl.

また、第1のメッキ法によって成膜される第1の銅膜は、セルフアニールと呼ばれる時間経過に伴うグレイン成長があるので、この過程において銅膜の特性が変化する。このため、次工程で行う第1の銅膜73の表面層を除去する工程で用いる例えばCMP又はウェットエッチングなどにおいて、第1の銅膜73の表面層を除去する速度を不安定にさせることがある。したがって、ここでの熱処理は、100℃〜500℃の範囲にて、抵抗過熱、ランプヒート又はファーネスなどを用いて、銅の酸化が銅膜の内部に及ばないように、不活性の窒素ガスに還元性を有する水素などを添加して実施することが好ましい。   In addition, since the first copper film formed by the first plating method has grain growth with the passage of time called self-annealing, the characteristics of the copper film change in this process. For this reason, in the step of removing the surface layer of the first copper film 73 performed in the next step, for example, CMP or wet etching, the rate of removing the surface layer of the first copper film 73 may be made unstable. is there. Therefore, the heat treatment here is performed in an inert nitrogen gas in a range of 100 ° C. to 500 ° C. using resistance overheating, lamp heat, or furnace so that the copper oxidation does not reach the inside of the copper film. It is preferable to carry out by adding hydrogen having reducibility.

また、本熱処理の最終段階において、低濃度の酸素を導入することにより、第1の銅膜73の表面に一定の膜厚を有する酸化層(図示せず)を形成することが可能である。この工程を用いれば、前述した第3の実施形態における有機酸を用いた第1の銅膜の表面層を除去する(図4(a)参照)前に行うオゾン水による酸化層の形成(図4(b)参照)に代替させることができる。   Further, in the final stage of the heat treatment, it is possible to form an oxide layer (not shown) having a certain thickness on the surface of the first copper film 73 by introducing low concentration oxygen. If this step is used, the formation of an oxide layer by ozone water is performed before removing the surface layer of the first copper film using the organic acid in the third embodiment (see FIG. 4A) (FIG. 4). 4 (b)).

以降の工程は、図6(c)〜(e)に示すように、前述した例えば図5(b)〜(d)と同様に、第1の銅膜73の表面層73a(酸化層としている場合であってもよい)を除去した後に、第2のメッキ法により第2の銅膜75を成膜し、その後、CMPによって第1の配線73c及び73dを形成する。   In the subsequent steps, as shown in FIGS. 6C to 6E, the surface layer 73a (an oxide layer) of the first copper film 73 is formed in the same manner as the above-described FIGS. 5B to 5D, for example. In this case, the second copper film 75 is formed by the second plating method, and then the first wirings 73c and 73d are formed by CMP.

以上のように、本発明に係る第6の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、第1の電解メッキ法によって第1の銅膜73を形成した後に、熱処理を行うことにより、段差を低減して第1の銅膜73の表面を平坦化させる。その後に、第1の銅膜の表面層73aを除去することにより、第1の銅膜73の表面に残留する添加剤すると共に、熱処理によって析出された不純物を除去することができる。第1の銅膜73の表面に残留する添加剤を除去しているので、第2の電解メッキ法によって第2の銅膜75を形成すると、第2の銅膜75はコンフォーマルに形成され、プロトルージョンの発生を抑制して初期段差が低減し、第2の銅膜75の表面平坦性がさらに向上する。したがって、CMPにより、第1の凹部72a及び第2の凹部72bの外側に存在している第1の銅膜73b及び第2の銅膜75を除去すると、エロージョン又はディッシングの発生をより抑制することができる。その結果、配線抵抗のバラツキをより抑制することが可能となる。   As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention, the first copper film 73 is formed by the first electrolytic plating method, and then the heat treatment is performed, thereby forming the step. The surface of the first copper film 73 is flattened by reduction. After that, by removing the surface layer 73a of the first copper film, the additive remaining on the surface of the first copper film 73 can be added and impurities deposited by the heat treatment can be removed. Since the additive remaining on the surface of the first copper film 73 is removed, when the second copper film 75 is formed by the second electrolytic plating method, the second copper film 75 is formed conformally, Protrusion is suppressed and the initial level difference is reduced, and the surface flatness of the second copper film 75 is further improved. Therefore, by removing the first copper film 73b and the second copper film 75 existing outside the first recess 72a and the second recess 72b by CMP, the generation of erosion or dishing is further suppressed. Can do. As a result, it is possible to further suppress variations in wiring resistance.

なお、以上の各実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、工程数は増加するものの、ダメージが少ない低圧力での低研磨レート条件を利用することができるので、研磨量の低下による生産性の低下を補償することができる。また、従来例で挙げた半導体装置の製造方法では、電解エッチング装置が新たに必要となるが、各実施形態に係る半導体装置の製造方法では、例えばLSIにおける銅を用いたダマシン法で通常使用する製造装置を組み合わせることにより、電解メッキ法による銅膜の表面段差を低減することができる。   In addition, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to each of the above embodiments, although the number of steps is increased, the low polishing rate condition at a low pressure with little damage can be used, so that the productivity due to the decrease in the polishing amount can be used. Can be compensated for. In addition, in the semiconductor device manufacturing method described in the conventional example, an electrolytic etching apparatus is newly required. However, in the semiconductor device manufacturing method according to each embodiment, for example, the damascene method using copper in LSI is usually used. By combining the manufacturing apparatus, the surface step of the copper film by the electrolytic plating method can be reduced.

なお、以上の各実施形態において、CMPを用いた工程の前に、研磨除去する対象となる銅膜の上に、銅に対して溶解性を有する溶解性の錯体を形成した後に、CMPを行うことも可能である。このようにすると、CMPにおける研磨レートを高めることができる。   In each of the above embodiments, CMP is performed after a soluble complex having solubility in copper is formed on a copper film to be polished and removed before the step using CMP. It is also possible. In this way, the polishing rate in CMP can be increased.

なお、以上の各実施形態では、電解メッキによって銅膜を形成した後に、その表面層を除去する工程を行い、さらに、電解メッキによって銅膜を形成した後に、凹部の外側に存在する絶縁膜を除去するCMPを行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、最終的に除去する絶縁膜の表面の平坦性がより高まるように、電解メッキを行った後に表面層を除去するという一連の工程を複数回行うようにしてもかまわない。   In each of the above embodiments, after forming the copper film by electrolytic plating, the step of removing the surface layer is performed. Further, after forming the copper film by electrolytic plating, the insulating film existing outside the recess is formed. Although the case of performing the removal CMP has been described, the present invention is not limited to this. That is, a series of steps of removing the surface layer after electrolytic plating may be performed a plurality of times so that the flatness of the surface of the insulating film to be finally removed is further enhanced.

以上説明したように、本発明は、銅を用いて配線を形成する半導体装置の製造方法にとって有用である。   As described above, the present invention is useful for a method for manufacturing a semiconductor device in which wiring is formed using copper.

本発明の第1の実施形態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。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention in process order. 本発明の第2の実施形態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。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention in process order. 本発明の第3の実施形態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。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention in process order. 本発明の第4の実施形態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。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 4th Embodiment of this invention in process order. 本発明の第5の実施形態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。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 5th Embodiment of this invention in process order. 本発明の第6の実施形態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。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 6th Embodiment of this invention in process order. 本発明の第7の実施形態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。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 7th Embodiment of this invention in process order.

符号の説明Explanation of symbols

11、21、41、51、61、71半導体基板
12、22、42、52、62、72 絶縁膜
12a、22a、42a、52a、62a、72a 第1の凹部
12b、22b、42b、52b、62b、72b 第2の凹部
12c、22c、42c、52c、62c、72c 拡散防止膜
13、13b、23、23b、43、43b、53、53b、63、63b、73、73b 第1の銅膜
13a、23a、43a、63a、73a 表面層
13c、23c、43c、53c、63c、73c 第1の配線
13d、23d、43d、53d、63d、73d 第2の配線
14、25、 第2の銅膜
24 不溶解性の錯体
53a 表面酸化層
64 洗浄ブラシ
11, 21, 41, 51, 61, 71 Semiconductor substrate 12, 22, 42, 52, 62, 72 Insulating film 12a, 22a, 42a, 52a, 62a, 72a First recess 12b, 22b, 42b, 52b, 62b 72b Second recess 12c, 22c, 42c, 52c, 62c, 72c Diffusion prevention film 13, 13b, 23, 23b, 43, 43b, 53, 53b, 63, 63b, 73, 73b First copper film 13a, 23a, 43a, 63a, 73a Surface layer 13c, 23c, 43c, 53c, 63c, 73c First wiring 13d, 23d, 43d, 53d, 63d, 73d Second wiring 14, 25, second copper film 24 Soluble complex 53a Surface oxide layer 64 Cleaning brush

Claims (16)

基板上に設けられ、トレンチ又はホールとしての複数の凹部を有する絶縁膜の上に、第1の導電膜を形成する工程(a)と、
前記第1の導電膜の表面層を除去する工程(b)と、
前記工程(b)よりも後に、前記第1の導電膜の上に第2の導電膜を形成する工程(c)と、
前記工程(c)よりも後に、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜における前記複数の凹部の外部に存在する部分を除去する工程(d)とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step (a) of forming a first conductive film on an insulating film provided on the substrate and having a plurality of recesses as trenches or holes;
Removing the surface layer of the first conductive film (b);
(C) forming a second conductive film on the first conductive film after the step (b);
A step (d) of removing a portion of the first conductive film and the second conductive film existing outside the plurality of recesses after the step (c). Manufacturing method.
前記工程(a)及び(c)は、銅を用いた電解メッキ法によって行われることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the steps (a) and (c) are performed by an electrolytic plating method using copper. 前記第1の導電膜と前記第2の導電膜とは同一の材料よりなることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductive film and the second conductive film are made of the same material. 前記工程(b)は、CMP法により、前記表面層を全面的に除去する工程を含むことを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step (b) includes a step of removing the surface layer entirely by a CMP method. 前記工程(b)は、CMP法により、前記表面層における凸部を選択的に除去する工程を含むことを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The said process (b) includes the process of selectively removing the convex part in the said surface layer by CMP method, The manufacturing of the semiconductor device of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Method. 前記工程(a)よりも後であって且つ前記工程(b)よりも前に、前記第1の導電膜の表面のうち相対的に低い位置にある部分に不溶解性の錯体を形成することを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。   Forming an insoluble complex in a relatively low portion of the surface of the first conductive film after the step (a) and before the step (b). A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5. 前記工程(b)は、ウェットエッチングによって行われることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step (b) is performed by wet etching. 前記工程(a)よりも後であって且つ前記工程(b)よりも前に、前記第1の導電膜の表面を酸化する工程をさらに備え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。   8. The semiconductor device according to claim 7, further comprising a step of oxidizing the surface of the first conductive film after the step (a) and before the step (b). Manufacturing method. 前記工程(b)は、ブラシ洗浄によって行われることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step (b) is performed by brush cleaning. 前記工程(b)は、エッチング液として有機酸を用いて行われることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the step (b) is performed using an organic acid as an etchant. 前記工程(a)よりも後であって且つ前記工程(b)よりも前に、前記第1の導電膜に対して熱処理を行う工程(e)を含むことを特徴とする請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   9. A step (e) of performing a heat treatment on the first conductive film after the step (a) and before the step (b). The manufacturing method of the semiconductor device of any one of these. 前記工程(e)は、不活性の窒素ガスに還元性を有するガスが添加されてなる雰囲気下にて行われることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。   12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the step (e) is performed in an atmosphere in which a reducing gas is added to an inert nitrogen gas. 前記工程(e)は、前記熱処理における少なくとも最終段階において、酸素を導入しながら行われることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the step (e) is performed while introducing oxygen at least in the final stage of the heat treatment. 前記工程(e)は、前記第1の導電膜に含まれる不純物を前記第1の導電膜の表面に析出させる工程を含むことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the step (e) includes a step of depositing impurities contained in the first conductive film on a surface of the first conductive film. 前記工程(c)は、前記第1の導電膜の表面のうち相対的に低い位置にある部分から優先的に膜成長させることにより、前記第2の導電膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The step (c) includes a step of forming the second conductive film by preferentially growing a film from a relatively low portion of the surface of the first conductive film. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1. 前記工程(a)は、少なくとも前記凹部の深さに前記工程(b)で除去される膜厚を加えた膜厚を有する前記第1の導電膜を形成する工程であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。   The step (a) is a step of forming the first conductive film having a thickness obtained by adding at least the depth of the recess to the thickness removed in the step (b). Item 3. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 1 or 2.
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