JPH11111842A - Multilayered wiring structure and its manufacture - Google Patents
Multilayered wiring structure and its manufactureInfo
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- JPH11111842A JPH11111842A JP26669397A JP26669397A JPH11111842A JP H11111842 A JPH11111842 A JP H11111842A JP 26669397 A JP26669397 A JP 26669397A JP 26669397 A JP26669397 A JP 26669397A JP H11111842 A JPH11111842 A JP H11111842A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は多層配線構造および
その製造方法に関し、さらに詳しくは、半導体装置にお
ける、Cu配線を主体とする下層配線と、Alの選択C
VD法で形成されるAl埋め込みプラグとを有する多層
配線構造およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multilayer wiring structure and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a lower wiring mainly composed of Cu wiring and a selection C of Al in a semiconductor device.
The present invention relates to a multilayer wiring structure having an Al buried plug formed by a VD method and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体装置の高速化、高集積化へ
の要望に伴って、微細加工技術、低抵抗率配線材料によ
る多層配線技術、低誘電率の層間絶縁膜形成技術等の開
発が盛んに行われている。高速化、高集積化した半導体
装置においては、半導体装置の構成素子と配線間や下層
配線と上部配線間を接続する、層間絶縁膜の接続孔(コ
ンタクトホール)の径は益々微細となり、このコンタク
トホールの深さと孔径の比、所謂アスペクト比が益々大
きくなってきている。2. Description of the Related Art In recent years, with the demand for higher speed and higher integration of semiconductor devices, development of a fine processing technology, a multilayer wiring technology using a low resistivity wiring material, a technology for forming an interlayer insulating film having a low dielectric constant, and the like have been developed. It is being actively performed. In a high-speed, highly integrated semiconductor device, the diameter of a connection hole (contact hole) in an interlayer insulating film that connects between a component of the semiconductor device and a wiring or between a lower wiring and an upper wiring becomes increasingly fine. The ratio between the hole depth and the hole diameter, the so-called aspect ratio, has been increasing.
【0003】従来、この高アスペクト比のコンタクトホ
ールに形成される配線として、CVD法によるブランケ
ットW膜を用いて形成するタングステンプラグ、Wの選
択CVD法を用いたタングステンプラグ、Alの高温リ
フロー法によるコンタクトホールへの配線等がある。し
かし、上述した配線形成法は、形成温度が高く、耐熱性
の低い低誘電率材料の層間絶縁膜を用いるのが難しいと
いう問題がある。この耐熱性の低い低誘電率材料の層間
絶縁膜を用いる際の、コンタクトホールへの配線、即ち
埋め込みプラグの形成法として、Alの選択CVD法が
ある。このAlの選択CVD法によれば、約210℃で
Al埋め込みプラグ(Alプラグ)が形成できるので、
耐熱性の低い層間絶縁膜にも対応できる。Conventionally, as a wiring formed in a contact hole having a high aspect ratio, a tungsten plug formed by using a blanket W film formed by CVD, a tungsten plug formed by selective CVD of W, and a high temperature reflow method of Al. There are wiring to contact holes, etc. However, the above-described wiring forming method has a problem that it is difficult to use an interlayer insulating film of a low dielectric constant material having a high forming temperature and low heat resistance. As a method of forming a wiring to a contact hole, that is, a buried plug when using an interlayer insulating film of a low dielectric constant material having low heat resistance, there is a selective CVD method of Al. According to the Al selective CVD method, an Al embedded plug (Al plug) can be formed at about 210 ° C.
It can be applied to an interlayer insulating film with low heat resistance.
【0004】また従来、低抵抗率配線材料としてAl膜
又はAl合金膜が用いられてきたが、高集積化した半導
体装置にAl又はAl合金配線を用いると、エレクトロ
マイグレーションやストレスマイグレーションの問題に
よる配線の信頼性に問題が出てきて、Al膜又はAl合
金膜の使用が困難な状態となってきている。上記のよう
な問題を解決するため、銅(Cu)を配線材料とした銅
配線の技術開発が、近年盛んに行われている。このCu
の抵抗率は、約1.4μΩ・cmで、Alの抵抗率約
2.9μΩ・cmの約半分であり、またCu配線のエレ
クトロマイグレーションやストレスマイグレーション耐
性はAl配線膜に比べてかなり高いもので、高速で、高
集積化した半導体装置の配線材料として、有望視されて
いる。Conventionally, an Al film or an Al alloy film has been used as a low resistivity wiring material. However, if Al or an Al alloy wiring is used in a highly integrated semiconductor device, the wiring due to electromigration and stress migration problems will occur. Problems have arisen in the reliability of the Al film, making it difficult to use an Al film or an Al alloy film. In order to solve the above-described problems, technical development of copper wiring using copper (Cu) as a wiring material has been actively performed in recent years. This Cu
Has a resistivity of about 1.4 μΩ · cm, which is about half of the resistivity of Al of about 2.9 μΩ · cm. The electromigration and stress migration resistance of the Cu wiring is considerably higher than that of the Al wiring film. It is promising as a wiring material for high-speed, highly integrated semiconductor devices.
【0005】上述した高速化、高集積化した半導体装置
の作製のため、耐熱性の低い層間絶縁膜に形成されたコ
ンタクトホールにも対応可能な配線、およびエレクトロ
マイグレーションやストレスマイグレーションの耐性が
大きく、抵抗率の低い横方向配線を有する多層配線構造
およびその製造方法の従来例として、Cuを主体とする
下層配線とAlの選択CVD法によるAlプラグとを有
する多層配線構造およびその製造方法の一例を、図3を
参照して説明する。まず、図3(a)に示すように、半
導体装置の構成素子としてのMOSトランジスタ等が形
成された半導体基板(図示省略)に絶縁膜であるCVD
SiO2 膜1が形成され、その後構成素子と配線を接続
するコンタクトホール(図示省略)およびこのコンタク
トホールに形成される配線、所謂埋め込みプラグ(図示
省略)を形成した後、Cuを主体とする下層配線を形成
するための導電体膜、例えばスパッタリング法を用い、
薄いTi膜2とTiN膜3、下層配線の主体となるCu
膜4および薄いTiN膜5を堆積する。ここで、薄いT
i膜2とTiN膜3は、下層配線の主体となるCu膜4
の密着性向上のための膜と拡散防止膜となるバリア膜
で、上部の薄いTiN膜5は、外部からの酸素原子の拡
散によりCu膜4が酸化して抵抗が増加するのを防止す
るための拡散防止膜、所謂バリア膜である。[0005] In order to manufacture the above-described high-speed and highly integrated semiconductor device, a wiring capable of coping with a contact hole formed in an interlayer insulating film having low heat resistance and a high resistance to electromigration and stress migration are provided. As a conventional example of a multilayer wiring structure having a lateral wiring with low resistivity and a method of manufacturing the same, an example of a multilayer wiring structure having a lower wiring mainly composed of Cu and an Al plug formed by a selective CVD method of Al and an example of a method of manufacturing the same are described. This will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3A, a semiconductor substrate (not shown) on which a MOS transistor or the like as a constituent element of a semiconductor device is formed has a CVD as an insulating film.
After the SiO 2 film 1 is formed, a contact hole (not shown) for connecting the component and the wiring and a wiring formed in this contact hole, a so-called buried plug (not shown) are formed, and then a lower layer mainly composed of Cu is formed. Conductor film for forming wiring, for example, using a sputtering method,
Thin Ti film 2 and TiN film 3, Cu serving as the main component of lower wiring
A film 4 and a thin TiN film 5 are deposited. Where the thin T
The i film 2 and the TiN film 3 are composed of a Cu film
The thin TiN film 5 on the top is a film for improving adhesion of the film and a barrier film serving as a diffusion prevention film. The thin TiN film 5 on the upper part prevents the Cu film 4 from being oxidized by diffusion of oxygen atoms from the outside and increasing the resistance. , A so-called barrier film.
【0006】次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、
上述した導電体膜のTiN膜5/Cu膜4/TiN膜3
/Ti膜2をパターニングし、Cuを主体とする下層配
線、所謂Cu配線6を形成する。Next, using photolithography technology,
The above-described conductor film TiN film 5 / Cu film 4 / TiN film 3
/ Ti film 2 is patterned to form a lower wiring mainly composed of Cu, so-called Cu wiring 6.
【0007】次に、図3(b)に示すように、低誘電率
の層間絶縁膜7を堆積し、その後フォトリソグラフィ技
術を用いて、層間絶縁膜7をパターニングして、Cu配
線6と上層配線とを接続するためのコンタクトホール8
を形成する。その後、後述するAlの選択CVDによる
Alプラグ9形成の障害となる、コンタクトホール形成
時のマスクとしたフォトレジスト等の除去やその後の時
間経過で、コンタクトホール8底部に露呈したTiN膜
5表面に形成された酸化膜や、コンタクトホール8内に
形成されるAlプラグの粒状化の原因となる、コンタク
トホール8側壁面に付着したコンタクトホール8形成時
の有機系反応生成物膜を、BCl3 ガスを含むガス雰囲
気中でのプラズマクリーニング処理により除去する。Next, as shown in FIG. 3B, an interlayer insulating film 7 having a low dielectric constant is deposited, and thereafter, the interlayer insulating film 7 is patterned by using a photolithography technique so that the Cu wiring 6 and the upper layer are formed. Contact hole 8 for connecting with wiring
To form Thereafter, the removal of the photoresist or the like used as a mask at the time of forming the contact hole, which becomes an obstacle to the formation of the Al plug 9 by the later-described selective CVD of Al, and the subsequent passage of time, the surface of the TiN film 5 exposed at the bottom of the contact hole 8 The formed oxide film and the organic reaction product film at the time of forming the contact hole 8 adhered to the side wall surface of the contact hole 8 and causing the Al plug formed in the contact hole 8 to be granulated are treated with a BCl 3 gas. By plasma cleaning in a gas atmosphere containing
【0008】次に、図3(c)に示すように、DMAH
(Dimetyl−aluminum Hydrid
e:(CH3 )2 AlH)ガスとH2 ガスとを用いる、
Alの選択CVD法を用いて、コンタクトホール8内の
みにAl膜を選択的に堆積し、Alプラグ9を形成す
る。その後、上層配線となる導電体を堆積し、この導電
体をパターニングして、上層配線、例えば加工寸法が大
きくて、エレクトロマイグレーション等の発生の虞がな
い、少量のSi又はSiとCu等を含むAl膜、所謂A
l合金膜によるAl合金配線10を形成する。[0008] Next, as shown in FIG.
(Dimethyl-aluminum Hybrid
e: using (CH 3 ) 2 AlH) gas and H 2 gas,
Using an Al selective CVD method, an Al film is selectively deposited only in the contact hole 8 to form an Al plug 9. Thereafter, a conductor to be an upper layer wiring is deposited, and the conductor is patterned, and the upper layer wiring, for example, contains a small amount of Si or Si and Cu or the like having a large processing dimension and no risk of electromigration or the like. Al film, so-called A
The Al alloy wiring 10 is formed by the 1 alloy film.
【0009】なお、図面は省略するが、3層配線以上の
多層配線構成の場合においては、上述したAl合金配線
10を、例えば上述したCu配線6と同様な導電体膜で
構成したCu配線とし、このCu配線を上層配線、即ち
3層目配線の下層配線とし、上記の如き工程による下層
配線形成よりAlプラグ形成までの工程を繰り返し行う
ことで多層配線を構成し、その後最上層配線、例えば配
線の加工寸法が大きくて、エレクトロマイグレーション
等の発生の虞がないAl合金膜によるAl合金配線を形
成する。Although not shown in the drawings, in the case of a multi-layer wiring structure having three or more wiring layers, the above-described Al alloy wiring 10 is replaced with, for example, a Cu wiring formed of the same conductive film as the above-described Cu wiring 6. The Cu wiring is used as the upper wiring, that is, the lower wiring of the third wiring, and the steps from the formation of the lower wiring to the formation of the Al plug are repeated as described above to form a multilayer wiring. An Al alloy wiring is formed by an Al alloy film having a large processing dimension of the wiring and no risk of occurrence of electromigration or the like.
【0010】しかしながら、上述した多層配線構造およ
びその製造方法においては、Cu配線6とAlプラグと
のコンタクト不良が度々発生するという問題がある。な
お、この配線のコンタクト不良の解析結果によると、コ
ンタクト不良発生箇所は下層配線としてのCu配線6と
Alプラグ9とが接続する境界面であることが判明し
た。However, the above-described multilayer wiring structure and the method of manufacturing the same have a problem that contact failure between the Cu wiring 6 and the Al plug frequently occurs. According to the analysis result of the contact failure of the wiring, it has been found that the contact failure occurrence location is the boundary surface where the Cu wiring 6 as the lower layer wiring and the Al plug 9 are connected.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の多層配線構
造およびその製造方法を採ると、Cuを主体とする下層
配線と、この下層配線と上層配線とを接続するコンタク
トホールに形成する、Alの選択CVD法によるAl埋
め込みプラグとの境界面で、コンタクト不良が発生する
という問題がある。本発明は、上記事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、Cuを主体とする下層配
線と、Alの選択CVD法によるAl埋め込みプラグと
が接続する境界面で発生するコンタクト不良を防止した
多層配線構造およびその製造方法を提供することにあ
る。According to the above-described conventional multilayer wiring structure and the method of manufacturing the same, the lower wiring having Cu as a main component and the contact hole connecting the lower wiring and the upper wiring are formed with Al. There is a problem that a contact failure occurs at the interface with the Al buried plug by the selective CVD method. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent a contact failure occurring at a boundary surface between a lower wiring mainly composed of Cu and an Al buried plug formed by a selective CVD method of Al. It is an object of the present invention to provide a multi-layer wiring structure and a method of manufacturing the same.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の多層配線構造お
よびその製造方法は、上述の課題を解決するために提案
するものであり、本発明の多層配線構造は、Cuを主体
とする下層配線と、Alの選択CVD法で形成するAl
埋め込みプラグとを有する多層配線構造において、下層
バリア膜、Cu膜、上層バリア膜および導電体の密着薄
膜とで構成する、Cuを主体とする下層配線を有するこ
とを特徴とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION A multilayer wiring structure and a method of manufacturing the same according to the present invention are proposed to solve the above-mentioned problems, and a multilayer wiring structure according to the present invention comprises a lower wiring mainly composed of Cu. And Al formed by selective CVD of Al
In a multilayer wiring structure having an embedded plug, a lower wiring mainly composed of Cu is constituted by a lower barrier film, a Cu film, an upper barrier film, and an adhesive thin film of a conductor.
【0013】また、本発明の多層配線構造の製造方法
は、Cuを主体とする下層配線と、Alの選択CVD法
で形成するAl埋め込みプラグとを有する多層配線構造
の製造方法において、絶縁膜上に下層バリア膜、Cu
膜、上層バリア膜および導電体の密着薄膜を堆積して、
Cuを主体とする下層配線となる導電体膜を形成する工
程と、導電体膜をパターニングして下層配線を形成する
工程と、層間絶縁膜を堆積する工程と、層間絶縁膜をパ
ターニングして、下層配線と上層配線を接続する接続孔
を形成する工程と、接続孔底部の導電体膜表面および接
続孔側壁をクリーニングするためのプラズマクリーニン
グ処理工程と、Alの選択CVD法により、接続孔にA
l埋め込みプラグを形成する工程とを有することを特徴
とするものである。The method of manufacturing a multilayer wiring structure according to the present invention is a method of manufacturing a multilayer wiring structure having a lower wiring mainly composed of Cu and an Al buried plug formed by selective CVD of Al. Lower barrier film, Cu
Depositing a film, an upper barrier film and an adhesion thin film of a conductor,
Forming a conductive film serving as a lower wiring mainly composed of Cu, forming a lower wiring by patterning the conductive film, depositing an interlayer insulating film, and patterning the interlayer insulating film; Forming a connection hole for connecting the lower layer wiring and the upper layer wiring, a plasma cleaning process for cleaning the surface of the conductive film at the bottom of the connection hole and the side wall of the connection hole;
forming a buried plug.
【0014】本発明によれば、Cuを主体とする下層配
線を下層バリア膜、Cu膜、上層バリア膜および導電体
の密着薄膜とで構成するため、下層配線とAlの選択C
VD法によるAl埋め込みプラグとが接続する境界面で
の密着性を向上させることができ、下層配線とAl埋め
込みプラグとのコンタクト不良を防止することができ
る。なお、上記下層配線上部の密着薄膜の作用は、Al
の選択CVD法によるAl埋め込みプラグ形成初期時に
おける、接続境界面内での均一なAl選択成長に寄与す
るため、下層配線とAl埋め込みプラグの接続する境界
面での密着性を向上させると推論される。従って、信頼
性の高い、高速化で高集積化した半導体装置を作製する
ことが可能となる。According to the present invention, since the lower layer wiring mainly composed of Cu is composed of the lower layer barrier film, the Cu film, the upper layer barrier film and the adhesion thin film of the conductor, the lower layer wiring and the selection C of Al can be selected.
Adhesion at the boundary surface where the Al plug is connected to the Al plug by the VD method can be improved, and contact failure between the lower wiring and the Al plug can be prevented. The function of the adhesion thin film on the upper part of the lower wiring is Al
It is inferred that, at the initial stage of the formation of the Al-embedded plug by the selective CVD method, the adhesion at the interface where the lower wiring and the Al-embedded plug are connected is improved in order to contribute to uniform selective growth of Al within the connection interface. You. Therefore, a highly reliable, high-speed, highly integrated semiconductor device can be manufactured.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術
の説明で参照した図3中の構成部分と同様の構成部分に
は、同一の参照符号を付すものとする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same components as those in FIG. 3 referred to in the description of the prior art are denoted by the same reference numerals.
【0016】実施の形態例1 本実施の形態例は、Cuを主体とする下層配線と、Al
の選択CVD法で形成するAl埋め込みプラグとを有す
る多層配線構造およびその製造方法に本発明を適用した
例であり、これを図1を参照して説明する。まず、図1
(a)に示すように、半導体装置の構成素子としてのM
OSトランジスタ等が形成された半導体基板(図示省
略)に絶縁膜、例えばCVDSiO2膜1が形成され、
その後構成素子と配線とを接続するコンタクトホール
(図示省略)およびこのコンタクトホールに形成される
配線、例えば埋め込みプラグ(図示省略)を形成した
後、Cuを主体とする下層配線を構成する導電体膜を堆
積する。Embodiment 1 In this embodiment, a lower wiring mainly composed of Cu,
This is an example in which the present invention is applied to a multilayer wiring structure having an Al embedded plug formed by the selective CVD method and a method of manufacturing the same, which will be described with reference to FIG. First, FIG.
As shown in (a), M as a constituent element of a semiconductor device
An insulating film, for example, a CVD SiO 2 film 1 is formed on a semiconductor substrate (not shown) on which an OS transistor and the like are formed.
Then, after forming a contact hole (not shown) for connecting the component element and the wiring and a wiring formed in this contact hole, for example, a buried plug (not shown), a conductor film constituting a lower wiring mainly composed of Cu Is deposited.
【0017】上記導電体膜は、例えばスパッタリング法
を用いた、下層バリア膜としての膜厚約20nm程度の
Ti膜2および膜厚約20nm程度のTiN膜3と、下
層配線の主体となる、膜厚約400nm程度のCu膜4
と、上層バリア膜とする、膜厚約30nm程度のTiN
膜5と、密着薄膜、例えば膜厚約50nm程度のSi又
はCuを少量含むAl膜、所謂Al合金膜21と膜厚約
20nm程度のTiN膜22とにより密着薄膜20を堆
積して形成された導電体膜である。ここで、Ti膜2と
TiN膜3は、下層配線の主体となるCu膜4の密着性
向上のための膜と拡散防止膜となる下層バリア膜で、T
iN膜5は、外部からの酸素原子の拡散によりCu膜4
が酸化して抵抗が増加するのを防止するための拡散防止
膜、所謂上層バリア膜であり、密着薄膜20を構成する
TiN膜22は、Al合金膜21の酸化を防止するため
の膜である。なお、密着薄膜20の膜厚dとしては、層
間絶縁膜7をエッチングしてコンタクトホール8形成時
に、コンタクトホール8底部に密着薄膜20が残存し、
密着薄膜20の効果を生じさせる程度の膜厚以上で、し
かも後述するCu配線23の高さが高くなり微細加工に
悪影響のでる膜厚以下として、20nm≦d≦100n
mであることが望ましい。The conductor film is, for example, a sputtering method, a Ti film 2 having a thickness of about 20 nm as a lower barrier film and a TiN film 3 having a thickness of about 20 nm, and a film serving as a main part of the lower wiring. Cu film 4 about 400 nm thick
And TiN having a thickness of about 30 nm as an upper barrier film.
The adhesion thin film 20 is formed by depositing the film 5 and an adhesion thin film, for example, an Al film containing a small amount of Si or Cu having a thickness of about 50 nm, a so-called Al alloy film 21 and a TiN film 22 having a thickness of about 20 nm. It is a conductor film. Here, the Ti film 2 and the TiN film 3 are a film for improving the adhesion of the Cu film 4 which is a main component of the lower wiring and a lower barrier film which is a diffusion preventing film.
The iN film 5 becomes a Cu film 4 by diffusion of oxygen atoms from the outside.
Is a diffusion prevention film for preventing the resistance from increasing due to oxidation, that is, a so-called upper layer barrier film. The TiN film 22 constituting the adhesion thin film 20 is a film for preventing the Al alloy film 21 from being oxidized. . The thickness d of the adhesive thin film 20 is such that when the interlayer insulating film 7 is etched to form the contact hole 8, the adhesive thin film 20 remains at the bottom of the contact hole 8.
When the thickness is not less than the thickness at which the effect of the adhesion thin film 20 is produced, and is not more than the thickness at which the height of the Cu wiring 23 described later is increased and adversely affects the fine processing, 20 nm ≦ d ≦ 100 n
m is desirable.
【0018】次に、パターニングしたフォトレジスト
(図示省略)をマスクとし、ヘリコン波エッチング装置
を用いて、上述した下層配線を構成する導電体膜、即ち
TiN膜22/Al合金膜21/TiN膜5/Cu膜4
/TiN膜3/Ti膜2をエッチングして、Cuを主体
とする配線、所謂Cu配線23を形成する。なお、ヘリ
コン波エッチング装置による、Cu配線23形成時のエ
ッチング条件は、例えば下記のようなものである。 〔Cu配線23形成時のエッチング条件〕 Cl2 ガス流量 : 5 sccm 圧力 : 0.05 Pa ソース・パワー : 1.5 kW RFバイアスパワー : 300 W ステージ温度 : 250 ℃Next, using a patterned photoresist (not shown) as a mask, a helicon wave etching apparatus is used to form the above-mentioned conductor film constituting the lower wiring, ie, TiN film 22 / Al alloy film 21 / TiN film 5 / Cu film 4
The / TiN film 3 / Ti film 2 is etched to form a wiring mainly composed of Cu, a so-called Cu wiring 23. The etching conditions when the Cu wiring 23 is formed by the helicon wave etching apparatus are, for example, as follows. [Etching conditions when forming Cu wiring 23] Cl 2 gas flow rate: 5 sccm Pressure: 0.05 Pa Source power: 1.5 kW RF bias power: 300 W Stage temperature: 250 ° C.
【0019】次に、図1(b)に示すように、例えばC
VD法による酸化膜形成時の反応ガス中にフッ素ガスを
混入させて形成するSiOF膜又はポリイミド膜等の有
機材料を用いた層間絶縁膜等による、膜厚約600nm
程度の低誘電率の層間絶縁膜7を堆積する。その後フォ
トリソグラフィ技術を用いて、層間絶縁膜7をパターニ
ングし、Cu配線23と後述するAl合金配線10とを
接続するためのコンタクトホール8を形成し、続いてコ
ンタクトホール8底部に露呈した、密着薄膜20を構成
するTiN膜22のみエッチングし、TiN膜22に開
口24を形成する。なお、TiN膜22の開口24形成
は、コンタクトホール8形成後、このコンタクトホール
形成時に使用したフォトレジストを除去し、その後にコ
ンタクトホール8の形成された層間絶縁膜7をマスクと
してTiN膜22をエッチングする方法を採ってもよ
い。この方法によれば、コンタクトホール8底部にTi
N膜22がある状態で、コンタクトホール8形成時のフ
ォトレジストを除去するため、フォトレジスト除去工程
でのAl合金膜21表面の酸化が防止できる。Next, as shown in FIG.
A film thickness of about 600 nm formed by an interlayer insulating film using an organic material such as a SiOF film or a polyimide film formed by mixing a fluorine gas into a reaction gas when an oxide film is formed by a VD method.
An interlayer insulating film 7 having a low dielectric constant is deposited. Thereafter, the interlayer insulating film 7 is patterned by photolithography to form a contact hole 8 for connecting the Cu wiring 23 to an Al alloy wiring 10 described later. Only the TiN film 22 constituting the thin film 20 is etched to form an opening 24 in the TiN film 22. The opening 24 of the TiN film 22 is formed by removing the photoresist used at the time of forming the contact hole 8 after forming the contact hole 8, and then removing the TiN film 22 using the interlayer insulating film 7 with the contact hole 8 formed as a mask. An etching method may be employed. According to this method, Ti is formed at the bottom of the contact hole 8.
Since the photoresist at the time of forming the contact hole 8 is removed in the presence of the N film 22, oxidation of the surface of the Al alloy film 21 in the photoresist removal step can be prevented.
【0020】次に、後述するAlの選択CVD法を用い
たAlプラグ9形成の障害となる、コンタクトホール形
成時のマスクとしたフォトレジスト等の除去やその後の
時間経過で、コンタクトホール8底部に露呈したAl合
金膜21表面に形成された酸化膜や、コンタクトホール
8内に形成されるAlプラグの粒状化の原因となる、コ
ンタクトホール8側壁面に付着したコンタクトホール8
形成時の有機系反応生成物膜を、プラズマクリーニング
処理により除去する。なお、このプラズマクリーニング
処理条件は、例えば下記のようなものである。 〔プラズマクリーニング処理条件〕 BCl3 ガス流量 : 300 sccm 圧力 : 13.3 Pa RFパワー : 200 W(13.56M
Hz) 温度 : 20 ℃Next, the removal of the photoresist or the like used as a mask at the time of forming the contact hole, which is an obstacle to the formation of the Al plug 9 using the Al selective CVD method described later, The oxide film formed on the exposed surface of the Al alloy film 21 and the contact hole 8 attached to the side wall surface of the contact hole 8 causing the Al plug formed in the contact hole 8 to be granulated.
The organic reaction product film at the time of formation is removed by a plasma cleaning process. The plasma cleaning conditions are, for example, as follows. [Plasma cleaning treatment conditions] BCl 3 gas flow rate: 300 sccm Pressure: 13.3 Pa RF power: 200 W (13.56 M)
Hz) Temperature: 20 ° C
【0021】次に、図1(c)に示すように、Alの選
択CVD法、例えばDMAH(Dimetyl−alu
minum Hydride:(CH3 )2 AlH)ガ
スとH2 ガスとを用いるAlの選択CVD法を用いて、
コンタクトホール8内のみにAl膜を選択的に堆積する
CVD方法を用いて、Alプラグ9を形成する。なお、
上述したAlの選択CVD法によるAlプラグ9の形成
条件は、例えばCVD装置の反応チャンバ内にH2 ガス
をキャリアガスとしてDMAHガスを導入し、反応チャ
ンバ内の全圧力を266Pa、DMAHガスの分圧を1
3.3Pa、被処理基板の温度を204℃とする。な
お、このAlプラグ9は、Si又はCu等を少量含ませ
たAl膜、所謂Al合金膜であってもよい。上述したA
lの選択CVD法によるAlプラグ9形成初期において
は、コンタクトホール8底部の、Cu配線23上部の密
着薄膜20を構成するAl合金膜21上にAl選択成長
するので、接続境界面内で均一なAl選択成長が起こる
と推論され、Cu配線23とAlプラグ9との密着性が
向上する。Next, as shown in FIG. 1C, a selective CVD method of Al, for example, DMAH (Dimethyl-alu) is used.
Minum hydride: (CH 3 ) 2 AlH) Using a selective CVD method of Al using H 2 gas and H 2 gas,
An Al plug 9 is formed by using a CVD method for selectively depositing an Al film only in the contact hole 8. In addition,
The conditions for forming the Al plug 9 by the above-described Al selective CVD method are, for example, that a DMAH gas is introduced into a reaction chamber of a CVD apparatus using H 2 gas as a carrier gas, the total pressure in the reaction chamber is 266 Pa, and the amount of the Pressure 1
The pressure of the substrate to be processed is set to 204 ° C. at 3.3 Pa. The Al plug 9 may be an Al film containing a small amount of Si or Cu, so-called Al alloy film. A described above
In the initial stage of the formation of the Al plug 9 by the selective CVD method, the Al is selectively grown on the Al alloy film 21 constituting the adhesion thin film 20 above the Cu wiring 23 at the bottom of the contact hole 8, so that the uniformity is formed within the connection boundary surface. It is inferred that Al selective growth occurs, and the adhesion between the Cu wiring 23 and the Al plug 9 is improved.
【0022】次に、上層配線となる導電体膜、例えば配
線の加工寸法が大きくて、エレクトロマイグレーション
等の発生の虞がない、少量のSi又はSiとCuを含む
Al膜、所謂Al合金膜を堆積し、このAl合金膜をパ
ターニングして、Al合金配線10を形成する。Next, a conductive film serving as an upper layer wiring, for example, an Al film containing a small amount of Si or Si and Cu, that is, a so-called Al alloy film, which has a large processing dimension of the wiring and has no risk of electromigration or the like, is formed. The Al alloy film is deposited, and the Al alloy film is patterned to form an Al alloy wiring 10.
【0023】なお、図面は省略するが、3層配線以上の
多層配線構成の場合においては、上述したAl合金配線
10とした上層配線を、例えば上述したCu配線23と
同様な導電体膜で構成したCu配線とし、このCu配線
をこの上層配線、即ち3層目配線の下層配線とし、上記
の如き工程による下層配線形成よりAlプラグ形成まで
の工程を繰り返し行うことで多層配線を構成し、その後
最上層配線、例えば配線の加工寸法が大きくて、エレク
トロマイグレーション等の発生の虞がないAl合金膜に
よるAl合金配線を形成する。Although not shown in the drawings, in the case of a multi-layer wiring structure having three or more wiring layers, the above-described upper wiring, which is the Al alloy wiring 10, is made of, for example, the same conductive film as the above-described Cu wiring 23. This Cu wiring is used as the upper wiring, that is, the lower wiring of the third wiring, and the steps from the formation of the lower wiring to the formation of the Al plug are repeated as described above to form a multilayer wiring. The uppermost layer wiring, for example, an Al alloy wiring made of an Al alloy film having a large processing dimension of the wiring and having no risk of electromigration or the like is formed.
【0024】上述した多層配線構造およびその製造方法
によれば、Cuを主体とする下層配線であるCu配線2
3をTiN膜22/Al合金膜21/TiN膜5/Cu
膜4/TiN膜3/Ti膜2で構成し、コンタクトホー
ル8部における密着薄膜20を構成するTiN膜22を
除去してAl合金膜21を露呈させた後、プラズマクリ
ーニング処理をし、その後にCu配線23と上層配線で
あるAl合金配線10とを接続するための、Alの選択
CVD法によるAlプラグ9を形成するために、Cu配
線23とAlプラグ9との境界面のおける密着性が向上
し、コンタクト不良の発生を防止することができる。According to the above-described multilayer wiring structure and the method of manufacturing the same, the Cu wiring
3 is TiN film 22 / Al alloy film 21 / TiN film 5 / Cu
After removing the TiN film 22 constituting the adhesion thin film 20 in the contact hole 8 by exposing the Al alloy film 21 by the film 4 / TiN film 3 / Ti film 2, a plasma cleaning process is performed. In order to form the Al plug 9 by the selective CVD method of Al for connecting the Cu wiring 23 and the Al alloy wiring 10 as the upper layer wiring, the adhesion at the boundary surface between the Cu wiring 23 and the Al plug 9 is reduced. And the occurrence of contact failure can be prevented.
【0025】実施の形態例2 本実施の形態例は、Cuを主体とする下層配線と、Al
の選択CVD法で形成するAl埋め込みプラグとを有す
る多層配線構造およびその製造方法に本発明を適用した
例で、実施の形態例1における密着薄膜を非晶質シリコ
ン薄膜とした例であり、これを図2を参照して説明す
る。まず、図2(a)に示すように、実施の形態例1と
同様に、CVDSiO2 膜1上に、Cuを主体とする下
層配線を構成する導電体膜を堆積する。本実施の形態例
の上記導電体膜は、例えばスパッタリング法を用いて堆
積する、下層バリア膜としての膜厚約20nm程度のT
i膜2および膜厚約20nm程度のTiN膜3と、下層
配線の主体となる、膜厚約400nm程度のCu膜4
と、上層バリア膜とする、膜厚約30nm程度のTiN
膜5と、密着薄膜、例えばプラズマCVD法で堆積する
膜厚約20nm程度の非晶質シリコン薄膜(a−Si薄
膜)30とを堆積して形成した導電体膜である。なお、
このa−Si薄膜30は、a−Si薄膜30形成時の反
応ガス中にPH3 ガス等の不純物となるガスを混入して
形成する、不純物がドープしたa−Si薄膜30であっ
てもよい。また、プラズマCVD法によるa−Si薄膜
30の代わりに、より低温での堆積が可能な、スパッタ
リング法による非晶質シリコン膜であってもよい。Embodiment 2 In this embodiment, a lower wiring mainly composed of Cu,
This is an example in which the present invention is applied to a multilayer wiring structure having an Al buried plug formed by the selective CVD method and a method of manufacturing the same, in which the adhesion thin film in Embodiment 1 is an amorphous silicon thin film. Will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, as in the first embodiment, on the CVD SiO 2 film 1, a conductor film constituting a lower layer wiring mainly composed of Cu is deposited. The conductor film of the present embodiment is formed by, for example, a sputtering method and has a thickness of about 20 nm as a lower barrier film.
an i film 2 and a TiN film 3 having a thickness of about 20 nm; and a Cu film 4 having a thickness of about 400 nm, which is a main component of the lower wiring.
And TiN having a thickness of about 30 nm as an upper barrier film.
This is a conductor film formed by depositing a film 5 and an adhesive thin film, for example, an amorphous silicon thin film (a-Si thin film) 30 having a thickness of about 20 nm deposited by a plasma CVD method. In addition,
The a-Si thin film 30 may be an impurity-doped a-Si thin film 30 formed by mixing a gas serving as an impurity such as PH 3 gas into a reaction gas when the a-Si thin film 30 is formed. . Further, instead of the a-Si thin film 30 by the plasma CVD method, an amorphous silicon film by a sputtering method, which can be deposited at a lower temperature, may be used.
【0026】次に、パターニングしたフォトレジスト
(図示省略)をマスクとし、ヘリコン波エッチング装置
を用いた実施の形態例1と同様なエッチング条件によ
り、上述した下層配線を構成する導電体膜、即ちa−S
i薄膜30/TiN膜5/Cu膜4/TiN膜3/Ti
膜2をエッチングして、Cuを主体とする下層配線、所
謂Cu配線31を形成する。Next, using a patterned photoresist (not shown) as a mask, under the same etching conditions as in the first embodiment using a helicon wave etching apparatus, the above-mentioned conductor film constituting the lower wiring, ie, a -S
i thin film 30 / TiN film 5 / Cu film 4 / TiN film 3 / Ti
The film 2 is etched to form a lower layer wiring mainly composed of Cu, a so-called Cu wiring 31.
【0027】次に、図2(b)に示すように、例えばC
VD法による酸化膜形成時の反応ガス中にフッ素ガスを
混入させて形成するSiOF膜又はポリイミド膜等の有
機材料を用いた層間絶縁膜等による、膜厚約600nm
程度の低誘電率の層間絶縁膜7を堆積する。その後フォ
トリソグラフィ技術を用いて、層間絶縁膜7をパターニ
ングし、Cu配線31と後述するAl合金配線10とを
接続するためのコンタクトホール8を形成する。Next, as shown in FIG.
A film thickness of about 600 nm formed by an interlayer insulating film using an organic material such as a SiOF film or a polyimide film formed by mixing a fluorine gas into a reaction gas when an oxide film is formed by a VD method.
An interlayer insulating film 7 having a low dielectric constant is deposited. Thereafter, the interlayer insulating film 7 is patterned by using a photolithography technique, and a contact hole 8 for connecting the Cu wiring 31 and an Al alloy wiring 10 described later is formed.
【0028】次に、後述するAlの選択CVD法を用い
たAlプラグ9形成の障害となる、コンタクトホール形
成時のマスクとしたフォトレジスト等の除去やその後の
時間経過で、コンタクトホール8底部に露呈したa−S
i薄膜30表面に形成された酸化膜や、コンタクトホー
ル8内に形成されるAlプラグの粒状化の原因となる、
コンタクトホール8側壁面に付着したコンタクトホール
8形成時の有機系反応生成物膜を、実施の形態例1と同
様なプラズマクリーニング処理条件によるプラズマクリ
ーニング処理により除去する。Next, the removal of the photoresist or the like used as a mask at the time of forming the contact hole, which is an obstacle to the formation of the Al plug 9 by using the Al selective CVD method described later, A-S exposed
The oxide film formed on the surface of the i-thin film 30 and the Al plug formed in the contact hole 8 may be granulated.
The organic reaction product film adhering to the side wall surface of the contact hole 8 when the contact hole 8 is formed is removed by plasma cleaning processing under the same plasma cleaning processing conditions as in the first embodiment.
【0029】次に、図2(c)に示すように、Alの選
択CVD法、例えばDMAH(Dimetyl−alu
minum Hydride:(CH3 )2 AlH)ガ
スとH2 ガスとを用いるAlの選択CVD法を用いて、
コンタクトホール8内のみにAl膜を選択的に堆積する
CVD方法を用いて、Alプラグ9を形成する。このA
lプラグ9の形成条件は、例えば実施の形態例1と同様
とする。なお、このAlプラグ9は、Si又はCu等を
少量含ませたAl膜、所謂Al合金膜であってもよい。
上述したAlの選択CVD法によるAlプラグ9形成初
期においては、コンタクトホール8底部の、Cu配線3
1上部の密着薄膜であるa−Si薄膜30上にAl選択
成長するので、接続境界面内で均一なAl選択成長が起
こると推論され、Cu配線31とAlプラグ9との密着
性が向上する。Next, as shown in FIG. 2C, a selective CVD method of Al, for example, DMAH (Dimethyl-alu) is used.
Minum hydride: (CH 3 ) 2 AlH) Using a selective CVD method of Al using H 2 gas and H 2 gas,
An Al plug 9 is formed by using a CVD method for selectively depositing an Al film only in the contact hole 8. This A
The conditions for forming the 1 plug 9 are, for example, the same as in the first embodiment. The Al plug 9 may be an Al film containing a small amount of Si or Cu, so-called Al alloy film.
In the initial stage of the formation of the Al plug 9 by the above-described Al selective CVD method, the Cu wiring 3 at the bottom of the contact hole 8 is formed.
(1) Since Al is selectively grown on the a-Si thin film 30, which is an adhesion thin film on the upper portion, it is inferred that uniform Al selective growth occurs in the connection boundary surface, and the adhesion between the Cu wiring 31 and the Al plug 9 is improved. .
【0030】次に、上層配線となる導電体膜、例えば配
線の加工寸法が大きくて、エレクトロマイグレーション
等の発生の虞がない、少量のSi又はSiとCuを含む
Al膜、所謂Al合金膜を堆積し、このAl合金膜をパ
ターニングして、Al合金配線10を形成する。Next, a conductor film serving as an upper layer wiring, for example, an Al film containing a small amount of Si or Si and Cu, that is, a so-called Al alloy film, which has a large processing dimension of the wiring and does not cause the occurrence of electromigration or the like, is used. The Al alloy film is deposited, and the Al alloy film is patterned to form an Al alloy wiring 10.
【0031】なお、図面は省略するが、3層配線以上の
多層配線構成の場合においては、上述したAl合金配線
10とした上層配線を、例えば上述したCu配線31と
同様な導電体膜で構成したCu配線とし、このCu配線
をこの上層配線、即ち3層目配線の下層配線とし、上記
の如き工程による下層配線形成よりAlプラグ形成まで
の工程を繰り返し行うことで多層配線を構成し、その後
最上層配線、例えば配線の加工寸法が大きくて、エレク
トロマイグレーション等の発生の虞がないAl合金膜に
よるAl合金配線を形成する。Although not shown in the drawings, in the case of a multi-layer wiring structure having three or more wiring layers, the above-mentioned upper wiring, which is the Al alloy wiring 10, is made of, for example, a conductor film similar to the above-described Cu wiring 31. This Cu wiring is used as the upper wiring, that is, the lower wiring of the third wiring, and the steps from the formation of the lower wiring to the formation of the Al plug are repeated as described above to form a multilayer wiring. The uppermost layer wiring, for example, an Al alloy wiring made of an Al alloy film having a large processing dimension of the wiring and having no risk of electromigration or the like is formed.
【0032】上述した多層配線構造およびその製造方法
によれば、Cuを主体とする下層配線であるCu配線3
1をa−Si薄膜30/TiN膜5/Cu膜4/TiN
膜3/Ti膜2で構成し、コンタクトホール8底部にC
u配線31のa−Si薄膜30を露呈させ、プラズマク
リーニング処理をし、その後にCu配線31と上層配線
であるAl合金配線10とを接続するための、Alの選
択CVD法によるAlプラグ9を形成するために、Cu
配線31とAlプラグ9との境界面におけるコンタクト
不良の発生を防止することができる。According to the above-described multilayer wiring structure and the method of manufacturing the same, the Cu wiring
1 is a-Si thin film 30 / TiN film 5 / Cu film 4 / TiN
Composed of film 3 / Ti film 2 and C
The a-Si thin film 30 of the u wiring 31 is exposed, a plasma cleaning process is performed, and then the Al plug 9 for selectively connecting the Cu wiring 31 and the Al alloy wiring 10 as an upper layer wiring is formed by the Al selective CVD method. Cu to form
It is possible to prevent the occurrence of contact failure at the interface between the wiring 31 and the Al plug 9.
【0033】以上、本発明を2例の実施の形態例により
説明したが、本発明はこれらの実施の形態例に何ら限定
されるものではない。例えば、本発明の実施の形態例で
は、密着薄膜をAl合金膜とTiN膜とで構成する膜、
又はa−Si薄膜として説明したが、W、Mo等の高融
点金属やWSi2 、MoSi2 等の高融点金属シリサイ
ド膜であってもよい。また、本発明の実施の形態例で
は、Alの選択CVD法に使用する反応ガスをDMAH
ガスとH2 ガスとして説明したが、DMAHガスの代わ
りに、トリイソブチルアルミニウム、トリメチルアミン
アラン、ジメチルアミンアラン等を用いてもよい。更
に、本発明の実施の形態例では、層間絶縁膜をSiOF
膜又はポリイミド膜等の低誘電率の層間絶縁膜として説
明したが、通常の半導体装置に用いられるBPSG(B
oro−Phospho Silicate Glas
s)やCVDSiO2 膜等の通常のSiO2 膜の誘電率
による層間絶縁膜を用いてもよいことは明白である。そ
の他、本発明の技術的思想の範囲内で、プロセス装置や
プロセス条件は適宜変更が可能である。Although the present invention has been described with reference to the two embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the embodiment of the present invention, a film in which the adhesion thin film is composed of an Al alloy film and a TiN film,
Alternatively, a high melting point metal such as W or Mo or a high melting point metal silicide film such as WSi 2 or MoSi 2 may be used. In the embodiment of the present invention, the reaction gas used for the selective CVD method of Al is DMAH.
Although the gas and the H 2 gas have been described, triisobutylaluminum, trimethylaminealane, dimethylaminealane, or the like may be used instead of the DMAH gas. Further, in the embodiment of the present invention, the interlayer insulating film is made of SiOF.
Although described as a low dielectric constant interlayer insulating film such as a film or a polyimide film, a BPSG (B
oro-Phospho Silicate Glass
Obviously, an interlayer insulating film based on the dielectric constant of a normal SiO 2 film such as s) and a CVD SiO 2 film may be used. In addition, within the scope of the technical concept of the present invention, the process apparatus and process conditions can be appropriately changed.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の多層配線構造およびその製造方法は、Cuを主体とす
る下層配線であるCu配線を下層バリア膜、Cu膜、上
層バリア膜および導電体の密着薄膜とで構成し、この下
層配線と上層配線とを接続するコンタクトホールの配
線、所謂埋め込みプラグを、Alの選択CVD法による
Alプラグとすることで、Cu配線とAlプラグの境界
面におけるコンタクト不良の発生を防止することができ
る。従って、信頼性の高い、高速化で高集積化した半導
体装置を作製することが可能となる。As is apparent from the above description, the multilayer wiring structure and the method of manufacturing the same according to the present invention are capable of forming a Cu wiring, which is a lower wiring mainly composed of Cu, by using a lower barrier film, a Cu film, an upper barrier film and a conductive film. A contact hole connecting the lower layer wiring and the upper layer wiring, a so-called buried plug, is formed of an Al plug formed by an Al selective CVD method, thereby forming an interface between the Cu wiring and the Al plug. Can be prevented from occurring. Therefore, a highly reliable, high-speed, highly integrated semiconductor device can be manufactured.
【図1】本発明を適用した実施の形態例1の工程を工程
順に説明する、多層配線構造の概略断面図で、(a)は
CVDSiO2 膜上に、最上層がAl合金膜とTiN膜
とで構成する密着薄膜となっている、Cuを主体とする
下層配線であるCu配線を形成した状態、(b)は層間
絶縁膜にコンタクトホールを形成し、その後コンタクト
ホール底部の密着薄膜を構成するTiN膜に開口を形成
した状態、(c)はAlの選択CVD法によりAlプラ
グを形成し、その後上層配線であるAl合金配線を形成
した状態である。FIGS. 1A and 1B are schematic cross-sectional views of a multilayer wiring structure for explaining steps of a first embodiment of the present invention in the order of steps. FIG. 1A is a diagram showing a CVD SiO 2 film, and the uppermost layers are an Al alloy film and a TiN film. A state in which a Cu wiring, which is a lower layer wiring mainly composed of Cu, is formed as an adhesion thin film composed of: (b) a contact hole is formed in an interlayer insulating film, and then an adhesion thin film at the bottom of the contact hole is formed. (C) shows a state in which an Al plug is formed by a selective CVD method of Al and then an Al alloy wiring as an upper layer wiring is formed.
【図2】本発明を適用した実施の形態例2の工程を工程
順に説明する、多層配線構造の概略断面図で、(a)は
CVDSiO2 膜上に、最上層がa−Si膜による密着
薄膜となっている、Cuを主体とする下層配線であるC
u配線を形成した状態、(b)は層間絶縁膜にコンタク
トホールを形成した状態、(c)はAlの選択CVD法
によりAlプラグを形成し、その後上層配線であるAl
合金配線を形成した状態である。[2] The present invention will be described the applied example of the embodiment 2 steps in the order of steps, in schematic cross-sectional view of a multilayer wiring structure, (a) shows the on CVD SiO 2 film, the adhesion uppermost by a-Si film C, which is a lower layer wiring mainly composed of Cu, which is a thin film
(b) is a state in which a contact hole is formed in an interlayer insulating film, (c) is an Al plug formed by selective CVD of Al, and then Al is an upper layer wiring.
This is a state in which an alloy wiring is formed.
【図3】従来例の多層配線構造の製造方法の工程を工程
順に説明する、多層配線構造の概略断面図で、(a)は
CVDSiO2 膜上にCuを主体とする下層配線である
Cu配線を形成した状態、(b)は層間絶縁膜にコンタ
クトホールを形成した状態、(c)はAlの選択CVD
法によりAlプラグを形成し、その後上層配線であるA
l合金配線を形成した状態である。FIGS. 3A and 3B are schematic cross-sectional views of a multilayer wiring structure for explaining steps of a conventional method of manufacturing a multilayer wiring structure in the order of steps. FIG. 3A shows a Cu wiring which is a lower wiring mainly composed of Cu on a CVD SiO 2 film. Is formed, (b) is a state in which a contact hole is formed in the interlayer insulating film, and (c) is a selective CVD of Al.
An Al plug is formed by a method, and then A
This is a state in which 1 alloy wiring is formed.
1…CVDSiO2 膜、2…Ti膜、3,5,22…T
iN膜、4…Cu膜、6,23,31…Cu配線、7…
層間絶縁膜、8…コンタクトホール、9…Alプラグ、
10…Al合金配線、20…密着薄膜、21…Al合金
膜、24…開口、30…a−Si薄膜1 ... CVD SiO 2 film, 2 ... Ti film, 3,5,22 ... T
iN film, 4 ... Cu film, 6, 23, 31 ... Cu wiring, 7 ...
Interlayer insulating film, 8 contact hole, 9 Al plug,
10 ... Al alloy wiring, 20 ... adhesion thin film, 21 ... Al alloy film, 24 ... opening, 30 ... a-Si thin film
Claims (11)
択CVD法で形成するAl埋め込みプラグとを有する多
層配線構造において、 下層バリア膜、Cu膜、上層バリア膜および導電体の密
着薄膜とで構成する、Cuを主体とする下層配線を有す
ることを特徴とする多層配線構造。In a multilayer wiring structure having a lower wiring mainly composed of Cu and an Al buried plug formed by a selective CVD method of Al, an adhesive thin film of a lower barrier film, a Cu film, an upper barrier film and a conductor is provided. And a lower layer wiring mainly composed of Cu.
Ti膜とTiN膜で構成する膜のうち、いずれか一方で
あることを特徴とする、請求項1に記載の多層配線構
造。2. The multilayer wiring structure according to claim 1, wherein the lower barrier film is one of a TiN film and a film composed of a Ti film and a TiN film.
とを特徴とする、請求項1に記載の多層配線構造。3. The multilayer wiring structure according to claim 1, wherein said upper layer barrier film is a TiN film.
のTiN膜とで構成する薄膜、Al合金膜と前記Al合
金膜上のTiN膜とで構成する薄膜、および非晶質シリ
コン薄膜のうち、いずれか一つの膜であることを特徴と
する、請求項1に記載の多層配線構造。4. The thin film comprising an Al film and a TiN film on the Al film, a thin film comprising an Al alloy film and a TiN film on the Al alloy film, and an amorphous silicon thin film. 2. The multilayer wiring structure according to claim 1, wherein the multilayer wiring structure is any one of the films.
≦100nmであることを特徴とする、請求項1に記載
の多層配線構造。5. The film thickness d of the adhesion thin film is 20 nm ≦ d
The multilayer wiring structure according to claim 1, wherein ≤ 100 nm.
択CVD法で形成するAl埋め込みプラグとを有する多
層配線構造の製造方法において、 絶縁膜上に下層バリア膜、Cu膜、上層バリア膜および
導電体の密着薄膜を堆積して、Cuを主体とする下層配
線となる導電体膜を形成する工程と、 前記導電体膜をパターニングして下層配線を形成する工
程と、 層間絶縁膜を堆積する工程と、 前記層間絶縁膜をパターニングして、前記下層配線と上
層配線を接続する接続孔を形成する工程と、 前記接続孔底部の前記導電体膜表面および前記接続孔側
壁をクリーニングするためのプラズマクリーニング処理
工程と、 Alの選択CVD法により、前記接続孔にAl埋め込み
プラグを形成する工程とを有することを特徴とする多層
配線構造の製造方法。6. A method for manufacturing a multilayer wiring structure having a lower wiring mainly composed of Cu and an Al buried plug formed by selective CVD of Al, wherein a lower barrier film, a Cu film and an upper barrier film are formed on an insulating film. Depositing an adhesive thin film of a conductor and a conductor to form a conductor film serving as a lower wiring mainly composed of Cu; patterning the conductor film to form a lower wiring; depositing an interlayer insulating film Patterning the interlayer insulating film to form a connection hole connecting the lower wiring and the upper wiring, and cleaning the conductive film surface and the connection hole side wall at the bottom of the connection hole. A method of manufacturing a multilayer wiring structure, comprising: a plasma cleaning step; and a step of forming an Al buried plug in the connection hole by an Al selective CVD method. .
Ti膜とTiN膜で構成する膜のうち、いずれか一方で
あることを特徴とする、請求項6に記載の多層配線構造
の製造方法。7. The method according to claim 6, wherein the lower barrier film is one of a TiN film and a film composed of a Ti film and a TiN film. .
とを特徴とする、請求項6に記載の多層配線構造の製造
方法。8. The method according to claim 6, wherein the upper barrier film is a TiN film.
のTiN膜とで構成する薄膜、Al合金膜と前記Al合
金膜上のTiN膜とで構成する薄膜、および非晶質シリ
コン薄膜のうち、いずれか一つの膜であることを特徴と
する、請求項6に記載の多層配線構造の製造方法。9. The thin film composed of an Al film and a TiN film on the Al film, a thin film composed of an Al alloy film and a TiN film on the Al alloy film, and an amorphous silicon thin film. 7. The method according to claim 6, wherein the film is any one of the films.
上のTiN膜とで構成する薄膜、およびAl合金膜と前
記Al合金膜上のTiN膜とで構成する薄膜のうち、い
ずれか一方の膜である時は、前記層間絶縁膜の前記接続
孔形成後に、前記接続孔底部の前記TiN膜を除去する
ことを特徴とする、請求項9に記載の多層配線構造の製
造方法。10. The thin film comprising an Al film and a TiN film on the Al film, or a thin film comprising an Al alloy film and a TiN film on the Al alloy film. 10. The method according to claim 9, wherein, after forming the connection hole in the interlayer insulating film, removing the TiN film at the bottom of the connection hole.
d≦100nmであることを特徴とする、請求項6に記
載の多層配線構造の製造方法。11. The film thickness d of the adhesion thin film is 20 nm ≦
7. The method according to claim 6, wherein d ≦ 100 nm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26669397A JPH11111842A (en) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Multilayered wiring structure and its manufacture |
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JP26669397A JPH11111842A (en) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Multilayered wiring structure and its manufacture |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11111842A true JPH11111842A (en) | 1999-04-23 |
Family
ID=17434385
Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JPH11111842A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1997-09-30 JP JP26669397A patent/JPH11111842A/en active Pending
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