JP2006135058A - Method for forming copper wiring layer and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a copper wiring layer by which copper wiring having no thinning and an optional section area, and to provide a method for manufacturing a semiconductor device. <P>SOLUTION: A base insulating film 2, a base barrier layer 3, and a copper seed layer 4 are formed in sequence on a substrate 1, and then a wiring groove 6 pattern made of a photo resist layer 5 is formed on the copper seed layer 4. A copper wiring layer 7 is formed on the exposed copper seed layer 4 on the bottom of the wiring groove 6 (Diagram (a)), and a protection layer 8 is formed on the layer 7. Then, the layer 8 is used as a mask, and the photo resist layer 5, the copper seed layer 4 and the base barrier layer 3 are etched in sequence to form a pattern made of the copper wiring layer 7 shown in Diagram (e). An interlayer insulating layer is formed on the surface to prevent the dispersion of copper from the layer 7. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、低抵抗、微細配線が可能な銅配線層の形成方法および半導体装置の製造方法に係り、特に液晶表示装置に代表される表示装置やULSI等の半導体装置等の製造に用いて好適な方法である。   The present invention relates to a method for forming a copper wiring layer capable of low resistance and fine wiring and a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly suitable for manufacturing a display device represented by a liquid crystal display device, a semiconductor device such as ULSI, and the like. It is a simple method.

一般に、LSIやULSIに代表される半導体装置における配線材料としては、アルミニウム(Al)やその合金を用いた配線や電極が主流となっている。しかし、近年の集積度の向上による微細化、細線化等の要求や、動作スピードの向上の要求等により、Al配線よりも抵抗が低く、且つ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等の耐性が高い特性を有する銅(Cu)を次世代の配線及び電極の材料として採用することが検討されている。   In general, wiring and electrodes using aluminum (Al) and its alloys are mainly used as wiring materials in semiconductor devices represented by LSI and ULSI. However, due to recent demands for miniaturization and thinning due to improved integration, and demands for improved operation speed, etc., the resistance is lower than that of Al wiring and the characteristics such as electromigration and stress migration are high. Adoption of copper (Cu) as a material for next-generation wiring and electrodes has been studied.

さらに、液晶表示装置等に代表される表示装置の分野においても、表示面積の拡大による配線長の増加や、駆動用ドライバ回路や画素内メモリといった様々な付加機能を搭載するモノリシック化等の要求によって、半導体分野と同様に低抵抗な配線の要求が高まってきている。   Furthermore, in the field of display devices represented by liquid crystal display devices, etc., there is an increase in wiring length due to an increase in display area, and due to demands for monolithic mounting with various additional functions such as a driver circuit for driving and a memory in a pixel. As with the semiconductor field, there is an increasing demand for low resistance wiring.

微細な銅の配線加工は、Al配線の形成技術と同様に、PEP(Photo Engraving Process:写真食刻工程、所謂フォトリソグラフィー)によるマスキング技術と、RIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)法等のエッチング技術とを単に組み合わせても、実現が困難であった。つまり、銅のハロゲン化物の蒸気圧は、Alのハロゲン化物に対して非常に低く、蒸発しにくいため、RIE等のエッチング技術を用いて銅をエッチングする場合には、基板温度を摂氏200〜300度以上にする必要があり実用化には課題が多い。また、通常のフォトレジストマスクではなく、SiOやSiNxによるマスクを使用する必要もある。 For fine copper wiring processing, masking technology by PEP (Photo Engraving Process, so-called photolithography), RIE (Reactive Ion Etching) method, etc., as well as Al wiring formation technology Even if this etching technique is simply combined, it has been difficult to realize. In other words, the vapor pressure of the copper halide is very low compared to the halide of Al and is difficult to evaporate. Therefore, when etching copper using an etching technique such as RIE, the substrate temperature is set to 200 to 300 degrees Celsius. There are many problems for practical application. Further, it is necessary to use a mask made of SiO 2 or SiNx instead of a normal photoresist mask.

そこで、銅配線層の形成方法としては、例えば特許文献1や特許文献2に開示されているダマシン法を用いた銅配線層の形成方法が提案されている。このダマシン法は、次のようなプロセスで銅配線層を形成する方法である。まず、基板上に絶縁層として酸化シリコン層を形成し、この絶縁層に対して、あらかじめ所望の配線パターンの配線溝を形成する。次に、銅が上記酸化シリコン層中に拡散するのを防止するために銅配線層の下地層としてTaN、Ta、TiN等の拡散防止層を形成する。 Therefore, as a method for forming a copper wiring layer, for example, a method for forming a copper wiring layer using a damascene method disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2 has been proposed. This damascene method is a method of forming a copper wiring layer by the following process. First, a silicon oxide layer is formed as an insulating layer on a substrate, and a wiring groove having a desired wiring pattern is formed in advance on the insulating layer. Next, in order to prevent copper from diffusing into the silicon oxide layer, a diffusion preventing layer such as TaN, Ta, or TiN is formed as a base layer of the copper wiring layer.

この拡散防止層の上に配線溝を埋め込むようにスパッタリング法等のPVD(Physical Vapor Depositon)法、めっき法又は、有機金属材料を用いたCVD(Chemical Vapor Depositon:化学気相成長)法等の種々の手法を用いて、銅配線層となる銅薄層を溝内部に埋め込み且つ絶縁層上の全面に亘って形成する。その後、銅薄層を基板表面側から下層の絶縁層が露出する(溝部分の開口端面)までCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械研磨法)等の研磨法やエッチバック等の手段を用いて除去し、溝に埋め込まれた銅からなる配線パターンが形成される。更に、拡散防止機能を有する絶縁層もしくは金属層を用いて銅配線上に形成するのがダマシン法である。 Various methods such as PVD (Physical Vapor Depositon) method such as sputtering method, plating method, or CVD (Chemical Vapor Depositon) method using an organic metal material so as to embed a wiring groove on this diffusion prevention layer Using this technique, a copper thin layer serving as a copper wiring layer is embedded in the groove and formed over the entire surface of the insulating layer. Thereafter, the copper thin layer is polished using a polishing method such as CMP (Chemical Mechanical Polishing) or etch back until the lower insulating layer is exposed from the substrate surface side (opening end surface of the groove portion). A wiring pattern made of copper that is removed and embedded in the trench is formed. Further, the damascene method is to form an insulating layer or metal layer having a diffusion preventing function on a copper wiring.

特開2001−189295公報JP 2001-189295 A 特開平11−135504号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-135504

しかしながら、特許文献1に開示された技術を含む上記ダマシン法には、以下に挙げるような課題がある。上記ダマシン法は、少なくとも配線を埋め込むための溝を形成する溝加工工程の他に、金属拡散防止層、金属シード層、金属配線層及び研磨停止膜を形成するための成膜工程、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程、研磨工程が必要であり、製造工程が煩雑となり、製造コストを高くしている。   However, the damascene method including the technique disclosed in Patent Document 1 has the following problems. The damascene method includes a film forming process for forming a metal diffusion preventing layer, a metal seed layer, a metal wiring layer, and a polishing stopper film, a photolithography process, in addition to a groove processing process for forming a groove for embedding at least a wiring. Further, an etching process and a polishing process are necessary, and the manufacturing process becomes complicated, which increases the manufacturing cost.

また、配線抵抗を低減するためには、配線の断面積を大きくする必要があるが、集積化の制約から、アスペクト比の高い(つまり、幅や径が狭く深い)溝やビアホールを採用すると、銅の埋め込み性が低下する。また、銅薄層を基板全面に成膜した後に、不要部分を除去するというCMP工程等は、処理時間が長く掛かりスループットを悪くしている。   In order to reduce the wiring resistance, it is necessary to increase the cross-sectional area of the wiring. However, due to the limitation of integration, if a groove or via hole with a high aspect ratio (that is, a narrow width and diameter) is used, Copper embedding is reduced. Further, a CMP process or the like of removing unnecessary portions after forming a thin copper layer on the entire surface of the substrate takes a long processing time and deteriorates the throughput.

さらに、直径12インチ等の大口径半導体ウエハサイズに対応する大型のCMP装置が開発されているが、上記半導体ウエハよりも大面積で角型のガラス基板を用いる表示装置のための製造装置は、実用化されていない。また、表示装置例えば、大型液晶表示装置の場合は、上記CMPによる全面研磨やエッチング法による除去が可能であったとしても、配線として利用される銅薄層部分は、ガラス基板の面積に比較して非常に小さいために、成膜された銅薄層の大部分は除去され、廃棄される。この結果、材料として高価な銅の利用効率は、非常に悪くなり、高コストになる影響で製品価格も高くなる。   Furthermore, a large-sized CMP apparatus corresponding to a large-diameter semiconductor wafer size such as 12 inches in diameter has been developed. A manufacturing apparatus for a display device using a square glass substrate having a larger area than the semiconductor wafer is as follows. Not put into practical use. Further, in the case of a display device, for example, a large liquid crystal display device, the copper thin layer portion used as the wiring is compared with the area of the glass substrate even if the entire surface polishing by CMP or the removal by the etching method is possible. And so small that most of the deposited thin copper layer is removed and discarded. As a result, the utilization efficiency of expensive copper as a material becomes very poor, and the product price increases due to the high cost.

本発明者は、銅材料の利用効率を向上させる省資源対応のプロセス、微細銅配線層の形成プロセスおよび大型基板(表示画面)の場合でも銅めっき層を形成できるプロセスなどの開発を行っている。例えば、大型基板(表示画面)の銅めっき層の形成は、レジストを用いた選択無電解銅めっきプロセスを適用することを検討している。無電解銅めっき膜を形成するプロセスでは、無電解銅めっき膜を形成する前に銅シード層を形成しておくことで、液晶等の表示装置で用いられる400nm程度の低配線膜厚でも低比抵抗値の銅配線薄膜を形成でき、レジスト除去後不要部分の銅シード層をエッチングする方法を開発している。   The inventor has developed a resource-saving process for improving the utilization efficiency of copper materials, a process for forming a fine copper wiring layer, and a process for forming a copper plating layer even in the case of a large substrate (display screen). . For example, the formation of a copper plating layer on a large substrate (display screen) is being considered to apply a selective electroless copper plating process using a resist. In the process of forming an electroless copper plating film, a copper seed layer is formed before the electroless copper plating film is formed, so that a low ratio of the wiring thickness of about 400 nm used in a display device such as a liquid crystal is low. A copper wiring thin film having a resistance value can be formed, and a method of etching an unnecessary portion of the copper seed layer after removing the resist has been developed.

しかし、銅シード層をエッチングする方法として、例えば、大型基板(表示画面)のエッチング方法は、銅エッチング液を用いたエッチングが、基板の大きさに制限なくエッチング処理することができ好適である。しかし、銅エッチング液によるエッチングは、配線幅が細く、配線間隔の狭い配線の場合、配線の底部やこの配線のコーナ部にエッチング残渣を生じやすく、所望する形状のエッチングをすることができない。所望する形状のエッチング溝ができないことは、形成された配線に断面積が小さくなる部分が生ずる課題がある。 However, as a method for etching the copper seed layer, for example, an etching method for a large substrate (display screen) is preferable because etching using a copper etching solution can be performed without limitation on the size of the substrate. However, etching with a copper etchant has a narrow wiring width, and in the case of wiring with a narrow wiring interval, an etching residue tends to be generated at the bottom of the wiring or at the corner of the wiring, and etching with a desired shape cannot be performed. The inability to form an etching groove of a desired shape has a problem that a portion having a reduced cross-sectional area is formed in the formed wiring.

即ち、銅エッチング液によるエッチング法を用いた細線状の配線の形成は、電流容量をとれないばかりでなく、断線の発生を招く恐れがあり、歩留悪化の一つの要因となる。さらに、銅配線層に接触する領域以外の銅シード層をエッチングする工程は、銅配線薄膜の表面も同時にエッチングされるため銅配線厚の膜減りや表面荒れが生じるという課題があった。 That is, the formation of a thin wire using an etching method with a copper etchant not only does not take a current capacity, but also may cause a disconnection, which is one factor of yield deterioration. Further, the step of etching the copper seed layer other than the region in contact with the copper wiring layer has a problem that the thickness of the copper wiring is reduced and the surface is roughened because the surface of the copper wiring thin film is simultaneously etched.

本発明は、上記点に対処してなされたもので、細りのない所望する断面積の銅配線を形成することができる銅配線層の形成方法および半導体装置の製造方法を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a method of forming a copper wiring layer and a method of manufacturing a semiconductor device that can form a copper wiring having a desired cross-sectional area without any thinning.

上記課題を解決するために、本発明の銅配線層の形成方法、半導体装置の製造方法は、
次のようにして解決したものである。
In order to solve the above problems, a method for forming a copper wiring layer and a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention include:
It was solved as follows.

この発明の銅配線層の形成方法は、基板上に銅シード層を形成する工程と、前記金属シード層上に予め定められたパターンの銅配線層を形成する工程と、前記銅配線層に接触される領域以外の前記銅シード層を除去するに際し、少なくとも前記銅配線層上に保護層を形成する工程と、前記保護層をマスクとして前記銅配線層に接触される領域以外の前記銅シード層をドライエッチングする工程とを具備してなることを特徴とする。 The method for forming a copper wiring layer according to the present invention includes a step of forming a copper seed layer on a substrate, a step of forming a copper wiring layer having a predetermined pattern on the metal seed layer, and a contact with the copper wiring layer. A step of forming a protective layer on at least the copper wiring layer when removing the copper seed layer other than the region to be formed, and the copper seed layer other than the region in contact with the copper wiring layer using the protective layer as a mask And a dry etching process.

銅配線層の形成方法の特徴とするところは、前記銅シード層を形成する前に下地バリア層を形成する工程と、前記銅配線層に接蝕される領域以外の前記銅シード層をドライエッチングした後に前記下地バリア層をドライエッチングする工程とを具備することである。   The copper wiring layer forming method is characterized by a step of forming a base barrier layer before forming the copper seed layer, and dry etching the copper seed layer other than a region in contact with the copper wiring layer And a step of dry etching the underlying barrier layer.

銅配線層の形成方法の特徴とするところは、前記銅配線層に接蝕される領域以外の前記銅シード層をエッチングした後に、前記銅シード層及び前記銅配線層の露出する表面を覆うキャッピングメタル層を形成する工程とを具備することである。   The copper wiring layer forming method is characterized in that, after etching the copper seed layer other than a region in contact with the copper wiring layer, capping that covers the copper seed layer and the exposed surface of the copper wiring layer. Forming a metal layer.

銅配線層の形成方法の特徴とするところは、前記銅配線層に接蝕される領域以外の前記銅シード層もしくは下地バリア層をドライエッチングした後に、前記保護層をエッチングする工程を具備することである。   A feature of the method for forming a copper wiring layer includes a step of etching the protective layer after dry etching the copper seed layer or the underlying barrier layer other than the region in contact with the copper wiring layer. It is.

銅配線層の形成方法の特徴とするところは、予め定められたパターンの銅配線層の形成は、前記銅シード層上にレジスト層を前記銅配線層より厚く形成する工程と、前記レジスト層を前記銅配線層の形状に配線溝を形成する工程と、前記配線溝に銅層を前記配線溝の深さより浅く成膜する工程と、前記レジスト層を除去して銅配線層を形成する工程とからなることである。   A feature of the method of forming a copper wiring layer is that a copper wiring layer having a predetermined pattern is formed by forming a resist layer on the copper seed layer thicker than the copper wiring layer; and Forming a wiring groove in the shape of the copper wiring layer; forming a copper layer in the wiring groove shallower than a depth of the wiring groove; and removing the resist layer to form a copper wiring layer; It consists of

銅配線層の形成方法の特徴とするところは、前記銅シード層は、主に(111)に配向していることである。銅配線層の形成方法の特徴とするところは、前記銅シード層の平均結晶粒径は、少なくとも0.25μm以上であることである。 A feature of the method of forming a copper wiring layer is that the copper seed layer is mainly oriented in (111). A feature of the method of forming a copper wiring layer is that the average crystal grain size of the copper seed layer is at least 0.25 μm or more.

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にソース領域、ドレイン領域、チャネル領域を形成し、このチャネル領域上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極およびそれらの配線層を形成するに際し、銅を主成分とする銅シード層を形成する工程と、前記銅シード層上に予め定められたパターンの銅配線層を形成する工程と、少なくとも前記銅配線層上に保護層を形成する工程と、前記保護層をマスクとして前記銅配線層に接合される領域以外の前記銅シード層および下地バリア層をドライエッチングする工程と、を具備してなることを特徴とする。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a source region, a drain region, and a channel region are formed on a semiconductor substrate, a gate electrode is formed on the channel region via a gate insulating film, and the source electrode, the drain electrode, and the gate are formed. In forming the electrodes and their wiring layers, a step of forming a copper seed layer containing copper as a main component, a step of forming a copper wiring layer of a predetermined pattern on the copper seed layer, and at least the copper Forming a protective layer on the wiring layer; and dry etching the copper seed layer and the underlying barrier layer other than the region bonded to the copper wiring layer using the protective layer as a mask. It is characterized by.

本発明の方法によれば、細りのない所望する断面積の銅配線を形成することができる。   According to the method of the present invention, it is possible to form a copper wiring having a desired cross-sectional area without any thinning.

以下、本発明銅配線層の形成方法の、第1の実施形態について図1および図2を参照して詳細に説明する。図1は、配線溝を形成する工程までを工程順に説明するための断面図である。図2は、図1の工程により形成された配線溝に配線パターンを形成する工程を工程順に説明するための断面図である。図1および図2には、同一部分には、同一符号を附与し、その重複説明は省略する。この明細書での銅配線層とは、集積回路や表示装置などにおいて、回路素子例えばトランジスタ間を電気的に接続する電気的配線およびトランジスタの電極や端子も含むものとする。   Hereinafter, a first embodiment of a method for forming a copper wiring layer of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a process up to a process of forming a wiring trench in order of processes. FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the process of forming a wiring pattern in the wiring groove formed by the process of FIG. In FIG. 1 and FIG. 2, the same reference numerals are given to the same parts, and duplicate explanations are omitted. In this specification, the copper wiring layer includes, in an integrated circuit, a display device, and the like, circuit elements such as an electrical wiring for electrically connecting transistors and electrodes and terminals of transistors.

基板は、導電体、絶縁体、半導体のいずれでもよい。基板1例えばガラス基板上には、図1(a)に示すようにこの基板1からの不純物の浸透を防止するために下地絶縁層2例えばSiN(窒化シリコン)膜が膜厚例えば300nm設けられる。このSiN膜は、例えばプラズマCVD法により形成することができる。下地絶縁層2上には、下地バリア層3が図1(b)に示すように成膜される。下地バリア層3としては、銅の拡散を抑制し、かつ、下地絶縁層2との密着性を向上させる例えばTa、TaN、TiN、TaSiN等の少なくとも1つの層からなるバリアメタルである。   The substrate may be a conductor, an insulator, or a semiconductor. On the substrate 1 such as a glass substrate, as shown in FIG. 1A, a base insulating layer 2 such as a SiN (silicon nitride) film is provided with a film thickness of 300 nm, for example, in order to prevent the penetration of impurities from the substrate 1. This SiN film can be formed by, for example, a plasma CVD method. A base barrier layer 3 is formed on the base insulating layer 2 as shown in FIG. The underlying barrier layer 3 is a barrier metal made of at least one layer such as Ta, TaN, TiN, TaSiN or the like that suppresses copper diffusion and improves adhesion with the underlying insulating layer 2.

これらのバリアメタルは、下地絶縁層2上にスパッタリング法により厚さ例えば30nm程度形成される。更に下地バリア層3上には、銅を主成分とする金属シード層例えば銅シード層4が図1(c)に示すように成膜される。この銅シード層4の成膜法は、例えばスパッタリング法である。銅シード層4は厚さ例えば30nm乃至300nmに形成される。銅シード層4は、結晶面の結晶方位が主として(111)に配向し、平均結晶粒径が0.25μm以上の銅を主成分とする層であることが望ましい。 These barrier metals are formed on the base insulating layer 2 by a sputtering method to a thickness of about 30 nm, for example. Further, a metal seed layer containing copper as a main component, for example, a copper seed layer 4 is formed on the base barrier layer 3 as shown in FIG. The copper seed layer 4 is formed by sputtering, for example. The copper seed layer 4 is formed to a thickness of, for example, 30 nm to 300 nm. The copper seed layer 4 is preferably a layer mainly composed of copper having a crystal plane whose crystal orientation is mainly oriented to (111) and an average crystal grain size of 0.25 μm or more.

次に、銅シード層4上には、図1(d)に示すようにフォトレジスト層5が成膜される。このフォトレジスト層5の成膜法は、例えばスピンコーティング法であり、フォトレジスト層5の膜厚は、例えば1.2μm形成である。このフォトレジスト層5の膜厚は、後の工程により形成される銅配線層の厚さより厚く形成するとよい。   Next, a photoresist layer 5 is formed on the copper seed layer 4 as shown in FIG. The film formation method of the photoresist layer 5 is, for example, a spin coating method, and the film thickness of the photoresist layer 5 is, for example, 1.2 μm. The film thickness of the photoresist layer 5 is preferably thicker than the thickness of the copper wiring layer formed in a later step.

フォトレジスト層5が塗布・硬化された基板1は、露光装置に搬入され、予め定められた電極パターンや所望の配線形成パターンの露光用マスクを用いて上記フォトレジスト層4に投影され、露光される。露光後、次に、上記フォトレジスト層5に現像工程を実施することにより図1(e)に示すようにフォトレジスト層5には、配線パターン領域の配線溝6のパターンが形成される。この配線溝6の底面には、銅シード層4の表面が露出する。
上記配線溝6の溝幅は、例えば溝幅が1μmである。
The substrate 1 on which the photoresist layer 5 has been applied and cured is carried into an exposure apparatus, projected onto the photoresist layer 4 using an exposure mask having a predetermined electrode pattern or a desired wiring formation pattern, and exposed. The After the exposure, next, a development process is performed on the photoresist layer 5 to form a pattern of the wiring groove 6 in the wiring pattern region in the photoresist layer 5 as shown in FIG. The surface of the copper seed layer 4 is exposed on the bottom surface of the wiring groove 6.
For example, the groove width of the wiring groove 6 is 1 μm.

次に、上記配線溝6の露出した銅シード層4上には、図2(a)に示すように銅を主成分とする金属配線層例えば銅配線層7が成膜される。この銅配線層7の成膜法は、基板1の1辺サイズが1メートルを越える角型基板でも均一に成膜できるように無電解めっき法を用いることが望ましい。銅配線層7の厚さは、例えば配線溝6の深さよりも浅く例えば400nmである。銅の無電解めっき工程は、銅が露出しているフォトレジスト層4の表面にめっきされず、図2(a)に示すように露出している銅シード層4の表面上のみに成膜される。 Next, on the exposed copper seed layer 4 of the wiring trench 6, a metal wiring layer containing copper as a main component, for example, a copper wiring layer 7 is formed as shown in FIG. As a method for forming the copper wiring layer 7, it is desirable to use an electroless plating method so that the substrate 1 can be uniformly formed even on a rectangular substrate having a side size exceeding 1 meter. The thickness of the copper wiring layer 7 is, for example, 400 nm which is shallower than the depth of the wiring groove 6. In the electroless plating process of copper, the surface of the photoresist layer 4 where copper is exposed is not plated, but is formed only on the surface of the exposed copper seed layer 4 as shown in FIG. The

このとき、銅シード層4の上に形成された銅(めっき)配線層7は、エピタキシャル成長する。このために、主として銅シード層4の結晶方位が(111)であり、銅シード層4の平均結晶粒径が大きい方が、銅(めっき)配線層7の平均結晶粒径が大きくなり、低比抵抗の銅(めっき)配線層7が得られるために望ましい。無電解めっき法による銅配線層7の形成の前処理として、銅シード層4の表面の酸化物を除去する洗浄工程を付加することが望ましい。 At this time, the copper (plating) wiring layer 7 formed on the copper seed layer 4 is epitaxially grown. For this reason, when the crystal orientation of the copper seed layer 4 is mainly (111) and the average crystal grain size of the copper seed layer 4 is larger, the average crystal grain size of the copper (plating) wiring layer 7 is larger and lower. This is desirable because a copper (plating) wiring layer 7 having a specific resistance can be obtained. As a pretreatment for forming the copper wiring layer 7 by the electroless plating method, it is desirable to add a cleaning process for removing oxides on the surface of the copper seed layer 4.

銅配線層7の成膜法は、例えば次に説明するめっき法である。被めっき基板が大きい場合には、無電解めっきが有効である。極めて薄い銅を主成分とする銅配線層7を形成するための無電解めっき浴としては、例えばコバルト塩を還元剤とする中性無電解めっき浴を用いることが望ましい。中性無電解めっき浴組成としては、還元剤としては例えば硫酸コバルトもしくは硝酸コバルト、銅塩として例えば硫酸銅もしくは硝酸銅、錯化剤としてエチレンジアミン、還元剤助剤として例えばアスコルビン酸、錯化剤助剤として例えば2,2’−ビピリジル、反応開始剤として例えば塩酸を用いるとよい。コバルト塩を還元剤とする中性無電解めっき浴は、pH領域が6〜7程度であるため通常のフォトレジストを用いることができることに加え、有害物質やアルカリ金属も含まないために液晶表示装置のような薄膜トランジスタの製造工程にも適用が可能であるという利点がある。 The film formation method of the copper wiring layer 7 is, for example, a plating method described below. When the substrate to be plated is large, electroless plating is effective. As an electroless plating bath for forming the copper wiring layer 7 containing very thin copper as a main component, it is desirable to use, for example, a neutral electroless plating bath using a cobalt salt as a reducing agent. The composition of the neutral electroless plating bath is, for example, cobalt sulfate or cobalt nitrate as a reducing agent, copper sulfate or copper nitrate as a copper salt, ethylenediamine as a complexing agent, ascorbic acid or complexing agent as a reducing agent, and the like. For example, 2,2′-bipyridyl may be used as an agent, and hydrochloric acid may be used as a reaction initiator. Since the neutral electroless plating bath using a cobalt salt as a reducing agent has a pH range of about 6 to 7, in addition to being able to use a normal photoresist, it does not contain harmful substances or alkali metals. There is an advantage that it can be applied to the manufacturing process of the thin film transistor.

無電解めっきによる銅を主成分とする銅配線層7の成膜は、基板1として大きさ1メートル以上の液晶表示装置用ガラス基板への薄膜の成膜を可能にする。サブμmオーダの薄膜でも2.5μΩcm以下の比抵抗を得るための銅を主成分とする銅配線層7の結晶粒径は、平均結晶粒径が0.25μm以上であることが重要である。さらに、配線溝6のみに銅配線層7を無電解めっきすることは、銅を不要な部分に成膜しないため、省資源効果のある製造方法である。 Formation of the copper wiring layer 7 containing copper as a main component by electroless plating enables a thin film to be formed on a glass substrate for a liquid crystal display device having a size of 1 meter or more as the substrate 1. It is important that the average crystal grain size of the copper wiring layer 7 having copper as a main component for obtaining a specific resistance of 2.5 μΩcm or less is 0.25 μm or more even in a sub-μm order thin film. Furthermore, electroless plating of the copper wiring layer 7 only in the wiring groove 6 is a manufacturing method having a resource saving effect because copper is not formed on an unnecessary portion.

続いて、銅配線層7上のみには、図2(b)に示すように次工程のエッチング工程時に銅配線層7の表面がエッチングされたり、荒されたり、銅が拡散されたりするのを阻止するために保護層8が成膜される。この保護層8は、例えばコバルトを主成分とする保護層8で、コバルトボロン(CoB)層が無電解めっき法により、銅配線層7上に厚さ例えば50nmに成膜される。保護層8は、ジメチルアミンボランを還元剤とするめっき浴を用いることでパラジウム(Pd)触媒を用いずに銅配線層7の表面に選択的に形成することが望ましい。保護層8としては、CoB、CoWB、CoP、CoWPのほかニッケルを主成分とするニッケルボロン(NiB)、NiWB、NiP、NiWP等を用いてもよい。保護層8を成膜した後の銅配線層7と保護層8の積層した膜厚は、配線溝6の深さより薄いことである。Pdは後工程の熱処理工程でCu中に拡散し比抵抗を増大させるため、Pd触媒を用いずに銅配線層7の表面に選択的な形成することが望ましいが、保護層8を後工程でエッチング除去する場合はPd触媒を銅配線層7の表面に選択的に形成してもよいことは言うまでもない。その際は、保護層8をエッチング除去した際にPdが残渣として残存することがあるためPd除去液を用いることが望ましい。   Subsequently, only on the copper wiring layer 7, the surface of the copper wiring layer 7 is etched, roughened, or copper is diffused during the next etching process as shown in FIG. A protective layer 8 is deposited to prevent it. The protective layer 8 is, for example, a protective layer 8 mainly composed of cobalt, and a cobalt boron (CoB) layer is formed on the copper wiring layer 7 to a thickness of, for example, 50 nm by an electroless plating method. The protective layer 8 is desirably formed selectively on the surface of the copper wiring layer 7 without using a palladium (Pd) catalyst by using a plating bath containing dimethylamine borane as a reducing agent. As the protective layer 8, nickel boron (NiB) mainly containing nickel, NiWB, NiP, NiWP, or the like may be used in addition to CoB, CoWB, CoP, and CoWP. The laminated film thickness of the copper wiring layer 7 and the protective layer 8 after forming the protective layer 8 is thinner than the depth of the wiring groove 6. Since Pd diffuses into Cu in the subsequent heat treatment step and increases the specific resistance, it is desirable to selectively form it on the surface of the copper wiring layer 7 without using a Pd catalyst, but the protective layer 8 is formed in the subsequent step. Needless to say, the Pd catalyst may be selectively formed on the surface of the copper wiring layer 7 when the etching is removed. In that case, since Pd may remain as a residue when the protective layer 8 is removed by etching, it is desirable to use a Pd removing solution.

保護層8の他の成膜例として、スパッタリング法等によりTi、Ta、Co、Ni、Cr等の金属層や絶縁層を全面に成膜しリフトオフ法を用いることでフォトレジスト層5の除去後に銅配線層7の表面上のみに形成するようにしてもよい。   As another film forming example of the protective layer 8, after removing the photoresist layer 5 by forming a metal layer such as Ti, Ta, Co, Ni, Cr or an insulating layer on the entire surface by sputtering or the like and using the lift-off method. It may be formed only on the surface of the copper wiring layer 7.

次に、フォトレジスト層5を図2(c)に示すように除去する。フォトレジスト層5を除去後に、銅配線層7と接触せず露出している銅シード層4を図2(d)に示すようにエッチング除去する。銅シード層4の除去工程は、保護層8をマスクとしてドライエッチング法で除去する。銅シード層4のドライエッチング法は、例えばアルゴンガスを用いた有磁場誘導結合型プラズマによるスパッタエッチングする方法である。   Next, the photoresist layer 5 is removed as shown in FIG. After removing the photoresist layer 5, the exposed copper seed layer 4 that is not in contact with the copper wiring layer 7 is removed by etching as shown in FIG. The removal process of the copper seed layer 4 is removed by a dry etching method using the protective layer 8 as a mask. The dry etching method for the copper seed layer 4 is, for example, a sputter etching method using magnetic field inductively coupled plasma using argon gas.

このドライエッチング工程時、銅配線層7の上表面は、保護層8により保護されているため、表面が荒れることもない。銅配線層7の膜厚が厚いほど銅配線層7の側壁に銅シード層43をスパッタエッチング除去されたものが多少再付着成膜される傾向がある。このとき、保護層8は銅シード層4よりも十分にスパッタエッチング速度の遅いものを用いることが望ましい。銅シード層4のドライエッチング法としては、例えば酸素とヘキサフルオロアセチルアセトンの1:1混合ガスを用いて、酸素プラズマによる銅の酸化物(Cu2O)を生成するプロセスと、生成された銅の酸化物をヘキサフルオロアセチルアセトンにより還元除去するプロセスとを組み合わせた方法を用いることも可能である。 During this dry etching process, the upper surface of the copper wiring layer 7 is protected by the protective layer 8, so that the surface is not roughened. As the thickness of the copper wiring layer 7 increases, the copper seed layer 43 that has been sputter-etched and removed from the side wall of the copper wiring layer 7 tends to be re-deposited. At this time, it is desirable to use a protective layer 8 having a sufficiently slow sputter etching rate than the copper seed layer 4. The dry etching method for the copper seed layer 4 includes, for example, a process of generating copper oxide (Cu2O) by oxygen plasma using a 1: 1 mixed gas of oxygen and hexafluoroacetylacetone, and the generated copper oxide. It is also possible to use a method in combination with a process of reducing and removing the compound with hexafluoroacetylacetone.

銅シード層4は、銅配線層7より充分薄く形成されているため、銅配線層7の露出している側壁面がエッチングされるよりも速く短時間でエッチングされる。また、銅シード層4のドライエッチング速度を上げるには、基板1の温度を上げることが望ましいが、銅の拡散による汚染を抑える意味でもなるべく低温で行うことが望ましい。この実施形態の銅配線層7の形成方法では銅配線層7をエッチングするのではなく、薄い銅シード層4のみをエッチングするため基板1の温度を上げずに短時間で行うことが可能である。 Since the copper seed layer 4 is formed to be sufficiently thinner than the copper wiring layer 7, it is etched faster and in a shorter time than the exposed side wall surface of the copper wiring layer 7 is etched. In order to increase the dry etching rate of the copper seed layer 4, it is desirable to raise the temperature of the substrate 1, but it is desirable to carry out at a temperature as low as possible in order to suppress contamination due to copper diffusion. In the method of forming the copper wiring layer 7 of this embodiment, the copper wiring layer 7 is not etched, but only the thin copper seed layer 4 is etched, so that it can be performed in a short time without raising the temperature of the substrate 1. .

次に、図2(e)に示すようにドライエッチング法により保護層8をマスクとして下地バリア層3の露出した部分を除去することで銅配線層7を形成する。下地バリア層3のドライエッチングは、下地バリア層3としてバリアメタルのTa系のものを用いた場合、エッチングガスとして例えばCF4ガスとO2ガスを用いてエッチングするとよい。 Next, as shown in FIG. 2E, the exposed portion of the underlying barrier layer 3 is removed by dry etching using the protective layer 8 as a mask to form the copper wiring layer 7. The dry etching of the underlying barrier layer 3 may be performed using, for example, CF4 gas and O2 gas as etching gases when a barrier metal Ta-based one is used as the underlying barrier layer 3.

銅主成分とする銅配線層7は、易拡散性を有する。従って、この銅の拡散を阻止するために銅配線層7上には、図3(b)に示すように銅の拡散バリア性を有する材料例えばSiN、SiC、ベンゾシクロブテン(BCB)等の層間絶縁層9を銅配線層7の表面上を覆うように形成することが望ましい。 The copper wiring layer 7 containing copper as a main component has easy diffusibility. Therefore, in order to prevent the diffusion of copper, an interlayer such as a material having a copper diffusion barrier property such as SiN, SiC, or benzocyclobutene (BCB) is provided on the copper wiring layer 7 as shown in FIG. It is desirable to form the insulating layer 9 so as to cover the surface of the copper wiring layer 7.

この実施形態の銅配線層の形成方法は、銅を主成分する微細金属配線を選択的に形成することができる。銅配線層7は、配線膜厚が200〜1000nm程度のサブμmオーダの薄膜でも2.5μΩcm以下の比抵抗を得ることができる。さらに、1メートル以上の大きな基板1でも低比抵抗の銅配線層7を形成することができる。   The method for forming a copper wiring layer of this embodiment can selectively form fine metal wiring mainly composed of copper. The copper wiring layer 7 can obtain a specific resistance of 2.5 μΩcm or less even in a sub-μm order thin film having a wiring film thickness of about 200 to 1000 nm. Furthermore, the low specific resistance copper wiring layer 7 can be formed even on a large substrate 1 of 1 meter or more.

銅を主成分とする銅配線層7の膜厚は、200乃至1000nmと極薄である。このような極薄な銅を主成分とする銅配線層7でも2.5μΩcm以下の低抵抗な配線を可能にする。 The film thickness of the copper wiring layer 7 mainly composed of copper is as thin as 200 to 1000 nm. Even such a copper wiring layer 7 composed mainly of ultra-thin copper enables a low resistance wiring of 2.5 μΩcm or less.

即ち、通常の電解銅めっきや無電解銅めっき層形成では、配線厚が1〜30μm程度と厚いためにめっきの膜厚が増大すると共に結晶粒径は増大する。他方、液晶表示装置のような配線は、サブμmオーダの薄膜が要求されるために銅配線層7を厚くすることが出来ない。銅(めっき)配線層7の比抵抗低減のためには、銅(めっき)配線層7の結晶粒径を大きくすることにより可能である。   That is, in normal electrolytic copper plating or electroless copper plating layer formation, since the wiring thickness is as thick as about 1 to 30 μm, the plating film thickness increases and the crystal grain size increases. On the other hand, the wiring such as the liquid crystal display device requires a thin film on the order of sub-μm, so that the copper wiring layer 7 cannot be made thick. The specific resistance of the copper (plating) wiring layer 7 can be reduced by increasing the crystal grain size of the copper (plating) wiring layer 7.

本発明者は、液晶表示装置のように銅(めっき)配線層7の膜厚が薄い配線の形成において、特に銅シード層4の結晶性が大きく影響することを見出した。即ち、サブμmオーダの薄膜で2.5μΩcm以下の低比抵抗を得るためには、銅シード層4の結晶粒径(平均結晶粒径)を0.25μm以上にすることにより銅(めっき)配線層7の結晶粒径を大きくできることを見出した。銅(めっき)配線層7の結晶粒径を大きくできることは、低抵抗の銅(めっき)配線層7を得ることを可能にする。 The present inventor has found that the crystallinity of the copper seed layer 4 is particularly affected in the formation of a wiring having a thin copper (plating) wiring layer 7 as in a liquid crystal display device. That is, in order to obtain a low specific resistance of 2.5 μΩcm or less with a thin film of sub-μm order, the copper (plating) wiring is made by setting the crystal grain size (average crystal grain size) of the copper seed layer 4 to 0.25 μm or more. It has been found that the crystal grain size of the layer 7 can be increased. The ability to increase the crystal grain size of the copper (plating) wiring layer 7 makes it possible to obtain a low resistance copper (plating) wiring layer 7.

上記のコバルト塩を還元剤する中性無電解めっき浴を用いた銅配線層7の形成において、銅配線層7の結晶方位は銅シード層4の結晶方位に依存し、かつ、銅配線層7の膜厚が300nm程度と薄い場合は銅配線層7の平均結晶粒径は銅シード層4とほぼ同等である。即ち、銅シード層4の結晶粒径を2.5μΩcm以下の低比抵抗を得るための結晶粒径に選択することにより、極薄の銅配線層7でも低比抵抗な配線を可能にする。 In the formation of the copper wiring layer 7 using the above-described neutral electroless plating bath for reducing the cobalt salt, the crystal orientation of the copper wiring layer 7 depends on the crystal orientation of the copper seed layer 4 and the copper wiring layer 7 When the film thickness is as thin as about 300 nm, the average crystal grain size of the copper wiring layer 7 is substantially equal to that of the copper seed layer 4. That is, by selecting the crystal grain size of the copper seed layer 4 to be a crystal grain size for obtaining a low specific resistance of 2.5 μΩcm or less, wiring with a low specific resistance is made possible even with the extremely thin copper wiring layer 7.

2.5μΩcm以下の低比抵抗な無電解銅めっきによる銅配線層7の形成は、大きな結晶粒径の銅配線層7を形成することである。液晶表示装置のような表示装置の製造方法では、銅配線前後の凹凸や配線形成後の絶縁層のカバレッジ性、基板1の表面凹凸の低減要求等から配線厚を厚くすることで結晶粒径を大きくすることはできない。 Formation of the copper wiring layer 7 by electroless copper plating with a low specific resistance of 2.5 μΩcm or less is to form the copper wiring layer 7 having a large crystal grain size. In a manufacturing method of a display device such as a liquid crystal display device, the crystal grain size is increased by increasing the wiring thickness due to the unevenness before and after the copper wiring, the coverage of the insulating layer after the wiring is formed, and the requirement for reducing the surface unevenness of the substrate 1. You can't make it bigger.

この課題の解決は銅シード層4の結晶粒径を大きくすることにより低抵抗の銅めっきによる銅配線層7が得られる。即ち、サブμmオーダの薄膜で2.5μΩcm以下の低比抵抗を得るためには、金属(銅)シード層4の結晶粒径を平均結晶粒径が略0.25μm以上にすることにより銅(めっき)配線層7の結晶粒径を大きくできる。銅(めっき)配線層7の結晶粒径を大きくできることは、低抵抗の銅(めっき)配線層7を得ることができることである。このようにサブμmオーダの薄膜で、2.5μΩcm以下の低比抵抗の銅(めっき)配線層7を得るためには、銅シード層4の結晶性が重要である。 The solution to this problem is to obtain a copper wiring layer 7 by low resistance copper plating by increasing the crystal grain size of the copper seed layer 4. That is, in order to obtain a low specific resistance of 2.5 μΩcm or less with a thin film on the order of sub-μm, the crystal grain size of the metal (copper) seed layer 4 is set to an average crystal grain size of about 0.25 μm or more. Plating) The crystal grain size of the wiring layer 7 can be increased. The fact that the crystal grain size of the copper (plating) wiring layer 7 can be increased is that the low resistance copper (plating) wiring layer 7 can be obtained. Thus, the crystallinity of the copper seed layer 4 is important in order to obtain a copper (plating) wiring layer 7 having a low specific resistance of 2.5 μΩcm or less with a thin film on the order of sub μm.

ここで、平均結晶粒径は、電子後方散乱(EBSP)法を用いて結晶方位が(111)の銅シード層4に対して60度の双晶境界を除外して求めた値である。そして、平均結晶粒径は、結晶粒の面積から球形近似により求めた直径の平均値である。 Here, the average crystal grain size is a value obtained by excluding a twin boundary of 60 degrees with respect to the copper seed layer 4 having a crystal orientation of (111) using an electron backscattering (EBSP) method. The average crystal grain size is an average value of diameters obtained by spherical approximation from the crystal grain area.

上記実施形態において、銅シード層4の平均結晶粒径を拡大する手段は、下地バリア層3の膜質にも依存するが、温度例えば摂氏450度で時間例えば10分間加熱(アニール)処理することにより銅シード層4の平均結晶粒径を拡大する方法を用いることも可能である。 In the above embodiment, the means for increasing the average crystal grain size of the copper seed layer 4 depends on the film quality of the underlying barrier layer 3, but is heated (annealed) at a temperature, eg, 450 degrees Celsius for a time, eg, 10 minutes. It is also possible to use a method of enlarging the average crystal grain size of the copper seed layer 4.

上記実施形態において、銅シード層4と銅配線層7の平均結晶粒径は、次の通りである。銅シード層4(A)の平均結晶粒径が0.166μmのとき、この銅シード層4(A)上に無電解めっきで形成された銅(めっき)配線層7の平均結晶粒径は0.160μmである。 In the above embodiment, the average crystal grain size of the copper seed layer 4 and the copper wiring layer 7 is as follows. When the average crystal grain size of the copper seed layer 4 (A) is 0.166 μm, the average crystal grain size of the copper (plating) wiring layer 7 formed by electroless plating on the copper seed layer 4 (A) is 0. 160 μm.

銅シード層4(B)と(C)は、Taからなる下地金属層の上に形成した銅シード層4(B)と(C)であり、この銅シード層4(B)と(C)の平均結晶粒径は0.284μmと0.462μmである。この銅シード層4(B)と(C)上に無電解めっきで形成した各銅配線層7の平均結晶粒径は、それぞれ0.298μmと0.456μmである。 The copper seed layers 4 (B) and (C) are copper seed layers 4 (B) and (C) formed on a base metal layer made of Ta. The copper seed layers 4 (B) and (C) The average crystal grain size is 0.284 μm and 0.462 μm. The average crystal grain sizes of the copper wiring layers 7 formed on the copper seed layers 4 (B) and (C) by electroless plating are 0.298 μm and 0.456 μm, respectively.

銅シード層4(D)は、下地バリア層3としてTaSiNからなる下地金属層の上に形成したものであり、この銅シード層4(D)の平均結晶粒径は0.425μmである。この銅シード層4(D)上に無電解めっきで形成した銅(めっき)配線層7の平均結晶粒径は0.394μmである。このように銅シード層4と銅配線層7の平均結晶粒径は、略同等であることがわかる。 The copper seed layer 4 (D) is formed on the base metal layer made of TaSiN as the base barrier layer 3, and the average crystal grain size of the copper seed layer 4 (D) is 0.425 μm. The average crystal grain size of the copper (plating) wiring layer 7 formed by electroless plating on the copper seed layer 4 (D) is 0.394 μm. Thus, it can be seen that the average crystal grain sizes of the copper seed layer 4 and the copper wiring layer 7 are substantially equal.

下地の銅シード層4の平均結晶粒径と銅配線層7の平均粒径とは、略同等であり、銅シード層4の平均結晶粒径が大きい方が銅配線層7の比抵抗は、低いことが判る。即ち、比抵抗の低い銅配線層7を成膜するためには、銅シード層4の平均結晶粒径を大きくすればよいことが判る。換言すれば、所望する比抵抗の銅配線層7を得るためには、平均結晶粒径が相当する大きさの銅シード層4を形成することにより得ることができる。 The average crystal grain size of the underlying copper seed layer 4 and the average grain size of the copper wiring layer 7 are substantially equal, and the specific resistance of the copper wiring layer 7 is larger when the average crystal grain size of the copper seed layer 4 is larger. It turns out that it is low. That is, it can be seen that the average crystal grain size of the copper seed layer 4 may be increased in order to form the copper wiring layer 7 having a low specific resistance. In other words, in order to obtain the copper wiring layer 7 having a desired specific resistance, it can be obtained by forming the copper seed layer 4 having a size corresponding to the average crystal grain size.

次に、銅配線層7からの銅の拡散防止性を高めるために銅配線層7の表面上に2重に銅の拡散防止性を有する層を形成する実施形態を、図4を参照して説明する。図1〜図3と同一部分には、同一符号を附与し、その詳細な説明は重複するので省略する。上記実施形態と図3(a)までの工程は、同一であるので図3(a)以降の工程を図4に示す。   Next, referring to FIG. 4, an embodiment in which a layer having a copper diffusion preventing property is formed on the surface of the copper wiring layer 7 in order to enhance the copper diffusion preventing property from the copper wiring layer 7 will be described. explain. The same parts as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted because it is duplicated. Since the above embodiment and the steps up to FIG. 3A are the same, the steps after FIG. 3A are shown in FIG.

図4(a)は、図3(a)の選択的に銅配線層7が形成された状態を示す断面図である。保護膜8をマスクとして銅シード層4、下地バリア層3を除去した後、次に第1層目の銅
の拡散防止層を形成する。この銅の拡散防止層は、保護膜8、銅配線層7、銅シード層4、下地バリア層3の表面(側面も含む)上に形成された、銅配線層7から銅が拡散するのを抑制するための層例えばキャッピングメタル層10である(図4(b))。このキャッピングメタル層10は、コバルトやニッケルを主成分とするキャッピングメタル層10(例えば、CoB、NiB等)を無電解めっき法により形成することが望ましい。第1層目の銅の拡散防止層は、少なくとも銅配線層7の露出している面を被覆することが望ましい。
FIG. 4A is a cross-sectional view showing a state in which the copper wiring layer 7 is selectively formed in FIG. After removing the copper seed layer 4 and the underlying barrier layer 3 using the protective film 8 as a mask, the first copper diffusion prevention layer is formed. This copper diffusion preventing layer prevents copper from diffusing from the copper wiring layer 7 formed on the surface (including side surfaces) of the protective film 8, the copper wiring layer 7, the copper seed layer 4, and the underlying barrier layer 3. A layer for suppressing, for example, a capping metal layer 10 (FIG. 4B). As this capping metal layer 10, it is desirable to form a capping metal layer 10 (for example, CoB, NiB, etc.) mainly composed of cobalt or nickel by an electroless plating method. The first copper diffusion prevention layer desirably covers at least the exposed surface of the copper wiring layer 7.

このキャッピングメタル層10上には、更に、銅配線層7から銅が拡散するのを抑制するバリア性を高めるためにバリア性の層例えばSiN、SiC、BCB等の層間絶縁層9を図4(c)に示すように形成する。   On the capping metal layer 10, a barrier layer, for example, an interlayer insulating layer 9 such as SiN, SiC, BCB or the like is further provided in FIG. Form as shown in c).

上記実施形態において、ドライエッチング工程時の保護層8として銅配線層7の上面部にコバルトやニッケルを主成分とするバリア性のある層を形成してもよい。 In the above embodiment, a barrier layer mainly composed of cobalt or nickel may be formed on the upper surface portion of the copper wiring layer 7 as the protective layer 8 in the dry etching process.

リフトオフ法でチタンにより保護層8を形成した場合に、上記のような無電解めっき法で保護膜表面にはキャッピングメタル層10が形成されないため、図4(a)の工程で保護層8をエッチング除去したのちに図4(d)のようにキャッピングメタル層10を無電解めっき法により形成することが望ましい。その後、表面に層間絶縁膜9を形成することにより2重構造の銅拡散防止層を形成することができる。 When the protective layer 8 is formed of titanium by the lift-off method, the capping metal layer 10 is not formed on the surface of the protective film by the electroless plating method as described above. Therefore, the protective layer 8 is etched in the step of FIG. After the removal, it is desirable to form the capping metal layer 10 by electroless plating as shown in FIG. Thereafter, a double structure copper diffusion preventing layer can be formed by forming an interlayer insulating film 9 on the surface.

次に、下地バリア層3を用いずに、下地絶縁層2と銅シード層4との密着性を高くした実施形態を図5および図6を参照して説明する。図1乃至図4と同一部分には、同一符号を附与し、その詳細な説明は、重複するので省略する。   Next, an embodiment in which the adhesiveness between the base insulating layer 2 and the copper seed layer 4 is increased without using the base barrier layer 3 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The same parts as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted because it is duplicated.

基板例えばガラス基板1上には、図5(a)に示すように下地絶縁膜層2が設けられ、この下地絶縁膜層2上には、銅シード層4として図5(b)に示すように銅を主成分するが、Mg、Ta、Ti、Ta、Mo、Mn、Al、W、Zrの少なくとも一つ以上の金属を含む銅合金シード層12が設けられる。この銅合金シード層12は、摂氏400度程度の熱処理により少なくとも下地絶縁層2との界面にバリア性を有する添加金属の酸化物層例えば、MgO,TiO2、Ta2O5等の層を形成し、下地絶縁層2との密着性を向上させる。   As shown in FIG. 5A, a base insulating film layer 2 is provided on a substrate, for example, a glass substrate 1, and a copper seed layer 4 is formed on the base insulating film layer 2 as shown in FIG. 5B. A copper alloy seed layer 12 containing copper, but containing at least one metal of Mg, Ta, Ti, Ta, Mo, Mn, Al, W, and Zr is provided. This copper alloy seed layer 12 is formed by forming an oxide layer of an additive metal having a barrier property at least at the interface with the base insulating layer 2, for example, MgO, TiO2, Ta2O5, etc. Adhesion with the layer 2 is improved.

このようにして形成された銅合金シード層12上には、図1及び図2の実施形態と同様なプロセスを用いて銅配線層7を形成することができる。即ち、銅合金シード層12上には、フォトレジスト層5が設けられ、このフォトレジスト層5は、図5(d)に示すように配線パターン状に配線溝6が形成される。   On the copper alloy seed layer 12 thus formed, the copper wiring layer 7 can be formed using a process similar to that of the embodiment of FIGS. That is, a photoresist layer 5 is provided on the copper alloy seed layer 12, and the photoresist layer 5 has a wiring groove 6 formed in a wiring pattern as shown in FIG.

次に、この配線溝6内の露出した銅合金シード層12上には、表面酸化物層を除去した後に図6(a)に示すように銅配線層7が成膜される。この銅配線層7上には、図6(b)に示すように保護層8が成膜される。この保護層8をマスクとしてフォトレジスト層5が図6(c)に示すようにエッチングされる。さらに、保護層8をマスクとして露出した銅合金シード層12を図6(d)に示すようにエッチングすることにより銅配線層7の形成を行う。更に、図6(e)に示すように各銅配線層7の上および間に、銅配線層7からの銅の拡散に対してバリア性を有する材料からなる層間絶縁層9を形成する。このようにして銅配線層7が形成される。   Next, after the surface oxide layer is removed on the exposed copper alloy seed layer 12 in the wiring groove 6, a copper wiring layer 7 is formed as shown in FIG. A protective layer 8 is formed on the copper wiring layer 7 as shown in FIG. Using this protective layer 8 as a mask, the photoresist layer 5 is etched as shown in FIG. Further, the copper alloy seed layer 12 exposed using the protective layer 8 as a mask is etched as shown in FIG. 6D to form the copper wiring layer 7. Further, as shown in FIG. 6E, an interlayer insulating layer 9 made of a material having a barrier property against the diffusion of copper from the copper wiring layer 7 is formed on and between the copper wiring layers 7. In this way, the copper wiring layer 7 is formed.

銅配線層7からの銅の拡散を抑制する手段としては、層間絶縁層9による1重に限らず2重層にしてもよい。2重層の実施形態は、図7に示す通りである。即ち、図6(d)に示されているように銅配線層7が形成された後、保護層8、銅配線層7、銅合金シード層12の側面を含む露出している表面を、図7(b)に示すように銅の拡散を抑制する材料層を成膜することにより被覆して1層目を形成する。銅の拡散を抑制する材料層は、例えばキャッピングメタル層10である。キャッピングメタル層10は、例えばコバルトやニッケルを主成分とするCoB、CoWB、NiB、NiWB等を無電解めっき法により形成する。このようにして形成された1層目のキャッピングメタル層10上に図7(c)に示すように2層目の層間絶縁層9を形成して2重構造の銅の拡散防止層を形成する。   The means for suppressing the diffusion of copper from the copper wiring layer 7 is not limited to a single layer formed by the interlayer insulating layer 9 but may be a double layer. An embodiment of a double layer is as shown in FIG. That is, after the copper wiring layer 7 is formed as shown in FIG. 6D, the exposed surface including the side surfaces of the protective layer 8, the copper wiring layer 7, and the copper alloy seed layer 12 is illustrated. As shown in FIG. 7B, a first layer is formed by coating a material layer that suppresses copper diffusion. The material layer for suppressing copper diffusion is, for example, the capping metal layer 10. The capping metal layer 10 is made of, for example, CoB, CoWB, NiB, NiWB or the like mainly containing cobalt or nickel by an electroless plating method. On the first capping metal layer 10 thus formed, a second interlayer insulating layer 9 is formed as shown in FIG. 7C to form a double structure copper diffusion prevention layer. .

2重構造の銅の拡散防止層は、図7(a)の工程で、銅配線層7上に形成されている保護層8を除去したのち、銅配線層7の表面(側面も含む)および銅合金シード層12の側面上に1層目のキャッピングメタル層10を形成する。次に、図7(d)に示すように1層目のキャッピングメタル層10上に2層目のSiN、SiC、BCB等の層間絶縁層9を形成してもよい。   The copper diffusion prevention layer having a double structure is formed by removing the protective layer 8 formed on the copper wiring layer 7 in the step of FIG. A first capping metal layer 10 is formed on the side surface of the copper alloy seed layer 12. Next, as shown in FIG. 7D, a second interlayer insulating layer 9 such as SiN, SiC, or BCB may be formed on the first capping metal layer 10.

このようにして形成された銅配線層7は、半導体集積回路、LCDだけではなく、有機ELD例えば、アクティブマトリックス型有機ELDの基板上に形成される信号線、電源線、走査線及びTFT内の電極、及び周辺配線や同一基板上に形成された周辺駆動回路内の配線等に適用できることは、説明するまでもないことである。上記実施形態の配線の形成方法によれば、選択的に銅を主成分とする金属配線を形成でき、更に周辺駆動回路の配線に要求されるような微細配線パターンの形成が可能となる。   The copper wiring layer 7 formed in this way is not only a semiconductor integrated circuit and an LCD, but also an organic ELD, for example, a signal line, a power supply line, a scanning line and a TFT formed on a substrate of an active matrix type organic ELD. Needless to say, the present invention can be applied to electrodes, peripheral wiring, and wiring in a peripheral driving circuit formed on the same substrate. According to the wiring formation method of the above embodiment, a metal wiring mainly composed of copper can be selectively formed, and a fine wiring pattern required for the wiring of the peripheral drive circuit can be formed.

次に、本発明半導体装置の製造方法の実施形態を図8乃至図11を参照して、説明する。図1乃至図6と同一部分には同一符号を附与し、その詳細な説明は、重複するので省略する。この実施形態は、TFTを製造し、次に配線する半導体装置の製造方法の実施例を説明する。 Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted because it is duplicated. In this embodiment, an example of a manufacturing method of a semiconductor device in which a TFT is manufactured and then wired will be described.

先ず、図9に示す結晶化用基板18の製造工程Sを行なう。基板1例えば石英または無アルカリガラス等からなるガラス基板を、搬送してプラズマCVD装置チャンバ内の予め定められた位置に位置決めして設置する(工程―1)。ガラス基板上には、下地絶縁層2例えば窒化シリコン層がプラズマCVD法により気相成長される(工程―2)。   First, the manufacturing process S of the crystallization substrate 18 shown in FIG. 9 is performed. A substrate 1, for example, a glass substrate made of quartz, non-alkali glass, or the like is transported and positioned at a predetermined position in the plasma CVD apparatus chamber (step-1). On the glass substrate, a base insulating layer 2 such as a silicon nitride layer is vapor-phase grown by plasma CVD (step-2).

次に、窒化シリコン膜上には、結晶化対象の非晶質シリコン層もしくは多結晶シリコン層からなる非単結晶半導体層例えば非晶質シリコン層38が膜厚30nm〜300nm例えば約200nmの厚さにプラズマCVD法により気相成長される(工程―3)。 Next, on the silicon nitride film, a non-single crystal semiconductor layer made of an amorphous silicon layer or a polycrystalline silicon layer to be crystallized, for example, an amorphous silicon layer 38 has a thickness of 30 nm to 300 nm, for example, about 200 nm. Then, vapor phase growth is performed by a plasma CVD method (step-3).

次に、非晶質シリコン層38上には、大粒径結晶化領域を形成するために入射光に対して透過性および蓄熱作用を有するキャップ層39例えば酸化シリコン層がプラズマCVDにより膜厚10nm〜1000nm例えば260nmに成膜される。キャップ層39は、絶縁層からなり蓄熱作用を有し、レーザ光を照射して結晶化する際、非単結晶半導体層の降温速度を緩和するための膜である。このようにして結晶化用基板18を製造する(工程―4)。   Next, on the amorphous silicon layer 38, a cap layer 39 having a transparency and a heat storage function with respect to incident light to form a large grain size crystallization region, for example, a silicon oxide layer having a thickness of 10 nm by plasma CVD. The film is formed to ˜1000 nm, for example, 260 nm. The cap layer 39 is made of an insulating layer and has a heat storage function, and is a film for relaxing the temperature drop rate of the non-single-crystal semiconductor layer when crystallizing by irradiation with laser light. In this way, the crystallization substrate 18 is manufactured (step-4).

次に、結晶化工程Tを実行する。先ず、製造された被結晶化基板18は、結晶化装置20の基板試料台19の予め定められた位置に位置合わせして設置される。結晶化装置20に搬送された被結晶化基板18の予め定められた結晶化位置に逆ピークパターン状の光強度分布を有するエキシマレーザ光束をキャップ層39である酸化シリコン層を透過して非晶質シリコン層38に照射し(工程―5)、この照射領域に大粒径の結晶化領域を形成する(工程―6)。 Next, the crystallization step T is performed. First, the manufactured substrate 18 to be crystallized is placed in alignment with a predetermined position of the substrate sample stage 19 of the crystallization apparatus 20. An excimer laser beam having a light intensity distribution with a reverse peak pattern at a predetermined crystallization position of the substrate 18 to be crystallized conveyed to the crystallization apparatus 20 is transmitted through the silicon oxide layer as the cap layer 39 to be amorphous. The porous silicon layer 38 is irradiated (step-5), and a crystallized region having a large grain size is formed in the irradiated region (step-6).

上記エキシマレーザ光は、例えばKrFエキシマレーザでエネルギー密度が500mJ/cm2である。結晶化するための位置情報は、予めコンピュータに記憶されている。このコンピュータは、自動的に被結晶化基板18内の結晶化位置に順次移動させ位置決めして結晶化のためのレーザ光を照射して、結晶化を行い、結晶化工程Tを終了する。 The excimer laser light is, for example, a KrF excimer laser and has an energy density of 500 mJ / cm 2 . Position information for crystallization is stored in advance in a computer. This computer automatically moves sequentially to the crystallization position in the crystallized substrate 18 and positions it, irradiates the laser beam for crystallization, performs crystallization, and ends the crystallization step T.

即ち、結晶化工程Tは、位相変調エキシマレーザ結晶化法を用いて、キャップ層39の表面に逆ピーク状の光強度分布Rを有するエキシマパルスレーザ光を照射する。パルスレーザ光によるレーザ照射によって、非晶質シリコン層38の照射された領域は、高温となり溶融する。このとき高温度は、下地絶縁層2、キャップ層39を加熱し、下地絶縁層2およびキャップ層39に蓄熱される。上記溶融領域は、パルスレーザ光の遮断期間に降温し、凝固位置が上記蓄熱により横方向(水平方向)にゆっくり移動して、結晶成長し大粒径の結晶化領域が形成される。 That is, in the crystallization step T, the surface of the cap layer 39 is irradiated with excimer pulse laser light having a reverse peak light intensity distribution R by using a phase modulation excimer laser crystallization method. The irradiated region of the amorphous silicon layer 38 is heated to a high temperature and melted by laser irradiation with pulsed laser light. At this time, the high temperature heats the base insulating layer 2 and the cap layer 39 and accumulates heat in the base insulating layer 2 and the cap layer 39. The melting region is cooled during the period of interruption of the pulsed laser beam, and the solidification position slowly moves in the lateral direction (horizontal direction) due to the heat storage, so that crystal growth occurs and a crystallization region with a large grain size is formed.

この結果、非晶質シリコン層38の一部又は全域が結晶化された半導体薄膜に変換される。逆ピーク状の光強度分布Rを有するパルスレーザ光の照射は1回でもよいが、同一箇所又は一部の領域が重なるように複数回行ってもよく、また、パルスレーザ光の照射とフラッシュランプ光の照射を組合せてもよい。 As a result, a part or the whole of the amorphous silicon layer 38 is converted into a crystallized semiconductor thin film. Irradiation with the pulse laser beam having the light intensity distribution R having the reverse peak shape may be performed once, but may be performed a plurality of times so that the same part or a part of the region overlap, and the irradiation with the pulse laser light and the flash lamp Light irradiation may be combined.

次に、結晶化工程を終了した半導体薄膜にTFTなどの半導体装置を形成する。結晶化工程が終了した上記被結晶化基板18の表面には、キャップ層39である酸化シリコン層(SiO2)が成膜されている。   Next, a semiconductor device such as a TFT is formed on the semiconductor thin film after the crystallization process. A silicon oxide layer (SiO 2) that is a cap layer 39 is formed on the surface of the substrate 18 to be crystallized after the crystallization process is completed.

この実施例では、大粒径結晶化領域にTFTを形成するために成膜したキャップ層39の酸化シリコン層を除去する(工程―7)。キャップ層39がエッチングされた被結晶化基板18の表面には、結晶化工程が終了した結晶性シリコン層38が露出する。   In this embodiment, the silicon oxide layer of the cap layer 39 formed to form a TFT in the large grain size crystallization region is removed (step-7). The crystalline silicon layer 38 after the crystallization process is exposed on the surface of the crystallized substrate 18 where the cap layer 39 has been etched.

次に、結晶化工程が終了したガラス基板への半導体装置例えばTFT(薄膜トランジスタ)製造工程を実行する。先ず、上記ガラス基板をプラズマCVD反応室内に搬送し、搬送されたガラス基板の露出した結晶性シリコン層膜38の表面上には、図11に示されているようにゲート絶縁層40を形成するための酸化シリコン膜を成膜する(工程―8)。ゲート絶縁層40は、厚さ例えば30nmのシリコン酸化膜である。 Next, a semiconductor device such as a TFT (thin film transistor) manufacturing process is performed on the glass substrate after the crystallization process. First, the glass substrate is transferred into a plasma CVD reaction chamber, and a gate insulating layer 40 is formed on the exposed surface of the crystalline silicon layer film 38 of the transferred glass substrate as shown in FIG. For this purpose, a silicon oxide film is formed (step-8). The gate insulating layer 40 is a silicon oxide film having a thickness of, for example, 30 nm.

次に、ゲート絶縁層40の予め定められた配線パターン位置に、MoWからなるゲート電極41を形成する(工程―9)。   Next, a gate electrode 41 made of MoW is formed at a predetermined wiring pattern position of the gate insulating layer 40 (step-9).

形成されたゲート電極41をマスクとしてソース領域およびドレイン領域を形成するための不純物イオンを結晶化領域に高濃度にイオン注入する。不純物イオンは、Nチャネルトランジスタの場合には例えばリンを、Pチャネルトランジスタの場合には例えばホウ素をイオン注入する。その後、窒素雰囲気中でアニール処理(例えば、摂氏550度で1時間)を行い、不純物を活性化して結晶化領域にソース領域S、ドレイン領域Dが形成される。この結果、形成されたソース領域Sおよびドレイン領域D間には、キャリアが移動するチャネル領域Cが形成されている(工程―10)。 Impurity ions for forming a source region and a drain region are ion-implanted at a high concentration into the crystallization region using the formed gate electrode 41 as a mask. As the impurity ions, for example, phosphorus is ion-implanted in the case of an N-channel transistor, and boron is ion-implanted in the case of a P-channel transistor. Thereafter, annealing is performed in a nitrogen atmosphere (for example, at 550 degrees Celsius for 1 hour) to activate the impurities and form the source region S and the drain region D in the crystallization region. As a result, a channel region C in which carriers move is formed between the formed source region S and drain region D (step-10).

次に、ゲート絶縁層40及びゲート電極41上にSiO2とSiNもしくはBCBの積層からなる層間絶縁層9を形成する。この層間絶縁層9にソース電極43及びドレイン電極44と、この電極43、44に配線45、46を形成するためのコンタクトホールを夫々形成する(工程―11)。   Next, an interlayer insulating layer 9 made of a laminate of SiO 2 and SiN or BCB is formed on the gate insulating layer 40 and the gate electrode 41. A source electrode 43 and a drain electrode 44 are formed in the interlayer insulating layer 9, and contact holes for forming wirings 45 and 46 are formed in the electrodes 43 and 44, respectively (step-11).

次に、形成されたコンタクトホールにソース、及びドレイン電極43、44と、配線45、46を図1および図2で説明した下地バリア層3と銅シード層4と銅配線層7の積層構造を成膜する。さらに、層間絶縁層9上にもフォトリソグラフィ技術を用いて予め定められた所定のパターンの下地バリア層3と銅シード層4と銅配線層7からなる配線を形成して薄膜トランジスタ(TFT)および半導体装置を製造する(工程―12)。 次に、TFTの上に、SiNもしくはSiNとBCBの積層等からなるパシベーション層13を形成し、電極パッド等の所望の位置にコンタクトホールを形成する(工程―13)。   Next, the source and drain electrodes 43 and 44 and the wirings 45 and 46 are formed in the formed contact holes with the laminated structure of the base barrier layer 3, the copper seed layer 4, and the copper wiring layer 7 described in FIGS. 1 and 2. Form a film. Further, a wiring composed of a base barrier layer 3, a copper seed layer 4, and a copper wiring layer 7 having a predetermined pattern is formed on the interlayer insulating layer 9 by using a photolithography technique to form a thin film transistor (TFT) and a semiconductor. A device is manufactured (step-12). Next, a passivation layer 13 made of SiN or a laminate of SiN and BCB is formed on the TFT, and contact holes are formed at desired positions such as electrode pads (step-13).

次に、上記した結晶化工程Tについて図9および図10を参照して具体的に説明する。結晶化装置20は、照明系15と、この照明系15の光軸上に設けられた位相変調素子16と、この位相変調素子16の光軸上に設けられた結像光学系17と、この結像光学系17の光軸上に設けられる被結晶化基板18を支持する基板試料台19とからなる。   Next, the above-described crystallization step T will be specifically described with reference to FIGS. 9 and 10. The crystallization apparatus 20 includes an illumination system 15, a phase modulation element 16 provided on the optical axis of the illumination system 15, an imaging optical system 17 provided on the optical axis of the phase modulation element 16, It comprises a substrate sample stage 19 that supports a crystallized substrate 18 provided on the optical axis of the imaging optical system 17.

照明系15は、図10に示す光学系でたとえば光源21とホモジナイザ22とからなる。光源21は、308nmの波長を有する光を供給するXeClエキシマレーザ光源21を備えている。なお、光源21としては、308nmの波長を有するパルス光を出射するKrFエキシマレーザ光源や波長193nmのパルス光を出射するArFレーザなどのエキシマレーザを用いてもよい。更に光源21は、さらにYAGレーザ光源でもよい。光源21は、非単結晶半導体膜例えば非晶質シリコン層38を溶融するエネルギーを出力する他の適当な光源を用いることもできる。光源21から出射されたレーザ光の光軸上には、ホモジナイザ22が設けられている。 The illumination system 15 is an optical system shown in FIG. 10 and includes, for example, a light source 21 and a homogenizer 22. The light source 21 includes a XeCl excimer laser light source 21 that supplies light having a wavelength of 308 nm. The light source 21 may be an excimer laser such as a KrF excimer laser light source that emits pulsed light having a wavelength of 308 nm or an ArF laser that emits pulsed light having a wavelength of 193 nm. Further, the light source 21 may be a YAG laser light source. The light source 21 may be any other suitable light source that outputs energy for melting a non-single crystal semiconductor film such as the amorphous silicon layer 38. A homogenizer 22 is provided on the optical axis of the laser light emitted from the light source 21.

ホモジナイザ22は、光源21からのレーザ光の光軸上に例えばビームエキスパンダ23と、第1フライアイレンズ24と、第1コンデンサー光学系25と、第2フライアイレンズ26と、第2コンデンサー光学系27とが設けられたものである。ホモジナイザ22は、光源21から出射されたレーザ光を光束の断面内において光強度および位相変調素子16への入射角を均一化処理するものである。 The homogenizer 22 includes, for example, a beam expander 23, a first fly-eye lens 24, a first condenser optical system 25, a second fly-eye lens 26, and a second condenser optical on the optical axis of the laser light from the light source 21. A system 27 is provided. The homogenizer 22 equalizes the light intensity of the laser light emitted from the light source 21 and the incident angle to the phase modulation element 16 within the cross section of the light beam.

即ち、照明系15において、光源21から入射されたレーザ光は、ビームエキスパンダ23にて拡大された後、第1フライアイレンズ24に入射する。この第1フライアイレンズ24の後側焦点面には複数の光源が形成され、これらの複数の光源からの光束は第1コンデンサー光学系25を介して、第2フライアイレンズ26の入射面を重畳的に照明する。その結果、第2フライアイレンズ26の後側焦点面には、第1フライアイレンズ24の後側焦点面よりも多くの多数の光源が形成される。第2フライアイレンズ26の後側焦点面に形成された多数の光源からの光束は、第2コンデンサー光学系27を介して、位相変調素子16に入射し、重畳的に照明する。 That is, in the illumination system 15, the laser light incident from the light source 21 is magnified by the beam expander 23 and then enters the first fly-eye lens 24. A plurality of light sources are formed on the rear focal plane of the first fly-eye lens 24, and light beams from the plurality of light sources pass through the incident surface of the second fly-eye lens 26 via the first condenser optical system 25. Illuminate in a superimposed manner. As a result, a larger number of light sources are formed on the rear focal plane of the second fly-eye lens 26 than on the rear focal plane of the first fly-eye lens 24. Light beams from a number of light sources formed on the rear focal plane of the second fly-eye lens 26 are incident on the phase modulation element 16 via the second condenser optical system 27 and are illuminated in a superimposed manner.

この結果、ホモジナイザ22の第1フライアイレンズ24および第1コンデンサー光学系25は、第1ホモジナイザを構成し、位相変調素子16に入射するレーザ光の入射角度に関する均一化処理を行う。また、第2フライアイレンズ24および第2コンデンサー光学系27は、第2ホモジナイザを構成し、この第2ホモジナイザにより第1ホモジナイザからの入射角度が均一化されたレーザ光について位相変調素子16上での面内各位置での光強度に関する均一化処理を行う。こうして、照明系22は、ほぼ均一な光強度分布を有するレーザ光を形成し、このレーザ光が位相変調素子16に入射する。 As a result, the first fly-eye lens 24 and the first condenser optical system 25 of the homogenizer 22 constitute a first homogenizer, and perform a homogenization process on the incident angle of the laser light incident on the phase modulation element 16. The second fly-eye lens 24 and the second condenser optical system 27 constitute a second homogenizer, and the laser light whose incident angle from the first homogenizer is uniformized by the second homogenizer on the phase modulation element 16. The light intensity is uniformized at each position in the plane. In this way, the illumination system 22 forms laser light having a substantially uniform light intensity distribution, and this laser light enters the phase modulation element 16.

位相変調素子16例えば位相シフタは、ホモジナイザ22からの出射光を位相変調して逆ピーク状の光強度最小分布のレーザビームを出射する光学素子である。逆ピーク状の光強度最小分布は、横軸が場所(被照射面での位置)であり、縦軸は光強度(エネルギー)である。逆ピーク状の光強度最小分布を得る光学系には、透明基板例えば石英ガラスに形成された凹凸パターンがラインアンドスペースパターンと面積変調パターンとがある。   The phase modulation element 16, for example, a phase shifter is an optical element that phase-modulates the light emitted from the homogenizer 22 and emits a laser beam having a reverse peak-shaped minimum light intensity distribution. In the inverse peak-shaped light intensity minimum distribution, the horizontal axis is the place (position on the irradiated surface), and the vertical axis is the light intensity (energy). An optical system for obtaining a reverse peak-shaped minimum light intensity distribution includes a concavo-convex pattern formed on a transparent substrate such as quartz glass, and a line-and-space pattern and an area modulation pattern.

位相シフタは、透明体例えば石英基材に段差(凹凸)をつけ、段差の境界でレーザ光の回折と干渉を起こさせ、レーザ光強度に周期的な空間分布を付与するものである。位相シフタは、例えば段差部x=0を境界として左右で180度の位相差を付けた場合である。一般にレーザ光の波長をλとすると、屈折率nの透明媒質を透明基材上に形成して180度の位相差を付けるには、透明媒質の膜厚tは、t=λ/2(n−1)で与えられる。石英基材の屈折率を1.46とすると、XeC1エキシマレーザ光の波長が308nmであるから、180度の位相差を付けるためには、334.8nmの段差をフォトエッチング等の方法で形成する。 The phase shifter adds a step (unevenness) to a transparent body, for example, a quartz substrate, causes diffraction and interference of laser light at the boundary of the step, and imparts a periodic spatial distribution to the laser light intensity. The phase shifter is, for example, a case where a phase difference of 180 degrees is added on the left and right with the stepped portion x = 0 as a boundary. In general, when the wavelength of the laser beam is λ, a transparent medium having a refractive index n is formed on a transparent substrate to give a phase difference of 180 degrees. The film thickness t of the transparent medium is t = λ / 2 (n -1). If the refractive index of the quartz substrate is 1.46, the wavelength of the XeC1 excimer laser light is 308 nm. Therefore, in order to add a phase difference of 180 degrees, a step of 334.8 nm is formed by a method such as photoetching. .

またSiN膜を透明媒質としてPECVD、LPCVD等で成膜する場合は、SiN膜の屈折率を2.0とすると、SiN膜を石英基材上に154nm成膜し、フォトエッチングして段差を付ければ良い。例えば180度の位相差をつけた位相シフタを通過したレーザ光の強度は、周期的強弱(ラインアンドスペース)のパターンを示す。 When the SiN x film is formed as a transparent medium by PECVD, LPCVD, etc., if the refractive index of the SiN x film is 2.0, the SiN x film is formed on the quartz substrate at 154 nm, and photoetching is performed. A step should be added. For example, the intensity of laser light that has passed through a phase shifter with a phase difference of 180 degrees shows a pattern of periodic strength (line and space).

この実施形態では、段差そのものを繰り返し周期的に形成したマスクが周期的位相シフタである。位相シフトパターンの幅とパターン間距離はともに例えば3μmである。位相差は必ずしも180度である必要はなく、レーザ光に強弱を実現できる位相差であればよい。 In this embodiment, the mask in which the steps themselves are formed periodically is a periodic phase shifter. Both the width of the phase shift pattern and the distance between patterns are, for example, 3 μm. The phase difference does not necessarily need to be 180 degrees, and may be a phase difference that can realize the strength and weakness of the laser beam.

位相変調素子16で位相変調されたレーザ光は、結像光学系17を介して、被結晶化基板18に入射される。ここで、結像光学系17は、位相変調素子16のパターン面と被結晶化基板18とを光学的に共役に配置している。換言すれば、被結晶化基板18は、位相変調素子16のパターン面と光学的に共役な面(結像光学系17の像面)に設定されるように基板試料台19の高さ位置が補正される。結像光学系17は、正レンズ群31と正レンズ群32との間に開口絞り33を備えている。結像光学系17は、位相変調素子16の像を等倍又は縮小例えば1/5に縮小して被結晶化基板18に結像させる光学レンズである。 The laser light phase-modulated by the phase modulation element 16 is incident on the crystallized substrate 18 through the imaging optical system 17. Here, the imaging optical system 17 optically conjugates the pattern surface of the phase modulation element 16 and the crystallized substrate 18. In other words, the height position of the substrate sample stage 19 is set so that the crystallized substrate 18 is set to a surface optically conjugate with the pattern surface of the phase modulation element 16 (image surface of the imaging optical system 17). It is corrected. The imaging optical system 17 includes an aperture stop 33 between the positive lens group 31 and the positive lens group 32. The imaging optical system 17 is an optical lens that forms an image on the crystallized substrate 18 by reducing the image of the phase modulation element 16 at the same magnification or reduction, for example, 1/5.

開口絞り33は、開口部(光透過部)の大きさの異なる複数の開口絞りを有する。これらの複数の開口絞り33は、光路に対して交換可能に構成されていてもよい。あるいは、開口絞り33は、開口部の大きさを連続的に変化させることのできる虹彩絞りを有していてもよい。いずれにしても、開口絞り33の開口部の大きさ(ひいては結像光学系4の像側開口数NA)は、後述するように、被結晶化基板18の半導体膜上において所要の光強度分布を発生させるように設定されている。なお、結像光学系17は、屈折型の光学系であってもよいし、反射型の光学系であってもよいし、屈折反射型の光学系であってもよい。   The aperture stop 33 has a plurality of aperture stops having different sizes of openings (light transmission portions). The plurality of aperture stops 33 may be configured to be replaceable with respect to the optical path. Alternatively, the aperture stop 33 may have an iris stop that can continuously change the size of the opening. In any case, the size of the aperture of the aperture stop 33 (and consequently the image-side numerical aperture NA of the imaging optical system 4) is a required light intensity distribution on the semiconductor film of the crystallized substrate 18, as will be described later. Is set to generate. The imaging optical system 17 may be a refractive optical system, a reflective optical system, or a refractive / reflective optical system.

また、被結晶化基板18は、図9に示すようにたとえば液晶ディスプレイ用板ガラス2の上に化学気相成長法(CVD)又はスパッタリング法により下地絶縁層2として酸化シリコン層、被結晶化対象層として非晶質シリコン層38およびキャップ層39として酸化シリコン層が順次形成されたものである。 Further, as shown in FIG. 9, a crystallized substrate 18 is formed on a glass plate 2 for liquid crystal display, for example, as a base insulating layer 2 by chemical vapor deposition (CVD) or sputtering, as a silicon oxide layer, a layer to be crystallized. As a result, a silicon oxide layer is sequentially formed as an amorphous silicon layer 38 and a cap layer 39.

非晶質シリコン層38は、結晶化処理される膜であり、膜厚例えば30〜250nmに選択される。キャップ層39は、結晶化工程時に非晶質シリコン層38が溶融したとき発生する熱を蓄熱し、この蓄熱作用が大粒径の結晶化領域の形成に寄与する。このキャップ層39は、絶縁膜例えば酸化シリコン膜(SiO2)であり、膜厚が100nm〜400nm例えば300nmである。 The amorphous silicon layer 38 is a film to be crystallized, and is selected to have a film thickness of, for example, 30 to 250 nm. The cap layer 39 stores heat generated when the amorphous silicon layer 38 is melted during the crystallization process, and this heat storage action contributes to the formation of a crystallized region having a large grain size. The cap layer 39 is an insulating film such as a silicon oxide film (SiO 2 ) and has a thickness of 100 nm to 400 nm, for example, 300 nm.

被結晶化基板18は、結晶化装置20の基板試料台19上に自動的に搬送され、予め定められた所定の位置に位置決めされて載置され、真空チャックや静電チャックなどにより保持される。 The substrate 18 to be crystallized is automatically transported onto the substrate sample stage 19 of the crystallization apparatus 20, positioned and placed at a predetermined position, and held by a vacuum chuck, an electrostatic chuck or the like. .

次に、結晶化プロセスを、図9および図10を参照して説明する。レーザ光源21から出射されたパルスレーザ光は、ホモジナイザ22に入射してレーザ光のビーム径内で光強度の均一化および位相変調素子16への入射角の均一化が行なわれる。即ち、ホモジナイザ22は、光源21から入射したレーザビームを水平方向に広げ線状(例えば、線長さ200mm)のレーザビームにし、さらに光強度分布を均一にする。たとえば、複数のX方向シリンドリカルレンズをY方向に並べて、Y方向に並んだ複数の光束を形成し、他のX方向シリンドリカルレンズで各光束を再分布させ、同様に複数のY方向シリンドリカルレンズをX方向に並べて、X方向に並んだ複数の光束を形成し、他のY方向シリンドリカルレンズで各光束を再分布させる。   Next, the crystallization process will be described with reference to FIGS. The pulsed laser light emitted from the laser light source 21 enters the homogenizer 22, and the light intensity is made uniform and the incident angle to the phase modulation element 16 is made uniform within the beam diameter of the laser light. That is, the homogenizer 22 spreads the laser beam incident from the light source 21 in the horizontal direction to form a linear (for example, a line length of 200 mm) laser beam, and further makes the light intensity distribution uniform. For example, a plurality of X direction cylindrical lenses are arranged in the Y direction to form a plurality of light beams arranged in the Y direction, each light beam is redistributed by another X direction cylindrical lens, and similarly, a plurality of Y direction cylindrical lenses are A plurality of light beams arranged in the direction and in the X direction are formed, and each light beam is redistributed by another Y-direction cylindrical lens.

レーザ光は波長308nmのXeClエキシマレーザ光で、1ショットのパルス継続時間は20〜200nsである。上記条件で位相変調素子16に、パルスレーザ光を照射すると、周期的に形成された位相変調素子16に入射したパルスレーザ光は、段差部で回折と干渉を起こす。この結果、位相変調素子16は、周期的に変化する逆ピークパターン状の強弱の光強度分布を生成する。 The laser beam is a XeCl excimer laser beam with a wavelength of 308 nm, and the pulse duration of one shot is 20 to 200 ns. When the phase modulation element 16 is irradiated with pulsed laser light under the above conditions, the pulsed laser light incident on the periodically formed phase modulation element 16 causes diffraction and interference at the stepped portion. As a result, the phase modulation element 16 generates a strong and weak light intensity distribution in a reverse peak pattern that changes periodically.

この逆ピークパターン状の強弱の光強度分布は、最小光強度から最大光強度で非晶質シ
リコン層38を溶融させる強度のレーザ光強度を出力する。位相変調素子16を通過したパルスレーザ光は、結像光学系17により被結晶化基板18に集束して非晶質シリコン層38に入射する。
The intensity distribution of the intensity of the reverse peak pattern outputs a laser beam intensity that melts the amorphous silicon layer 38 from the minimum light intensity to the maximum light intensity. The pulsed laser light that has passed through the phase modulation element 16 is focused on the crystallized substrate 18 by the imaging optical system 17 and enters the amorphous silicon layer 38.

即ち、入射したパルスレーザ光は、キャップ層39をほとんど透過し、非晶質シリコン層38に吸収される。この結果、非晶質シリコン層38の被照射領域は、加熱され、溶融される。この溶融したときの熱は、キャップ層39および下地絶縁層2の酸化シリコン膜に蓄熱される。   That is, the incident pulse laser beam is almost transmitted through the cap layer 39 and absorbed by the amorphous silicon layer 38. As a result, the irradiated region of the amorphous silicon layer 38 is heated and melted. This melting heat is stored in the cap layer 39 and the silicon oxide film of the base insulating layer 2.

パルスレーザ光の照射が遮断期間になると、被照射領域は、高速で降温しようとするが、表裏面に設けられているキャップ層39および下地絶縁層2の酸化シリコン膜に蓄熱されている熱により、降温速度が極めて緩やかとなる。このとき、被照射領域の降温は、位相変調素子16により生成された逆ピークパターンの光強度分布に応じて降温し、横方向に順次結晶成長する。   When the irradiation of the pulse laser beam is in the cut-off period, the irradiated region tries to cool down at high speed, but the heat is stored in the cap layer 39 provided on the front and back surfaces and the silicon oxide film of the base insulating layer 2. The temperature drop rate becomes extremely gradual. At this time, the temperature of the irradiated region is lowered according to the light intensity distribution of the reverse peak pattern generated by the phase modulation element 16, and the crystals grow sequentially in the horizontal direction.

換言すれば、被照射領域内溶融領域での凝固位置は、順次低温側から高温側に漸次移動する。即ち、結晶成長開始位置から結晶成長終了位置に向かって横方向に結晶成長する。
このようにして1パルスレーザ光による結晶化工程が終了する。このようにして結晶成長された結晶化領域は、1又は複数個のTFTを形成するのに充分な大きさである。
In other words, the solidification position in the melted region in the irradiated region gradually moves from the low temperature side to the high temperature side. That is, the crystal grows laterally from the crystal growth start position toward the crystal growth end position.
In this way, the crystallization process using one-pulse laser light is completed. The crystallized region thus crystal-grown is large enough to form one or a plurality of TFTs.

結晶化装置20は、予め記憶されたプログラムにより自動的に次の非晶質シリコン層38の結晶化領域にパルスレーザ光を照射して結晶化領域を形成する。次の結晶化位置への移動は、被結晶化基板18と光源21とを相対的に移動例えば基板試料台19を移動させて位置選択することができる。   The crystallization apparatus 20 automatically irradiates the crystallization region of the next amorphous silicon layer 38 with a pulsed laser beam according to a program stored in advance to form a crystallization region. Movement to the next crystallization position can be performed by relatively moving the crystallized substrate 18 and the light source 21, for example, by moving the substrate sample stage 19.

被結晶化領域が選択され位置合わせが完了したとき、次のパルスレーザ光が出射される。このようなレーザ光のショットを繰り返することにより被結晶化基板18の広い範囲の結晶化を行うことができる。このようにして結晶化工程を終了する。   When the region to be crystallized is selected and alignment is completed, the next pulse laser beam is emitted. By repeating such shots of laser light, the crystallized substrate 18 can be crystallized over a wide range. In this way, the crystallization process is completed.

この実施形態は、半導体装置だけでなく、LCD、有機EL表示装置(OLED)例えば、アクティブマトリックス型有機OLEDの基板上に形成される信号線、電源線、走査線及びTFT内の電極、及び周辺配線や同一基板上に形成された周辺駆動回路内の配線等に適用することも容易にできる。   In this embodiment, not only a semiconductor device but also an LCD, an organic EL display device (OLED), for example, a signal line, a power line, a scanning line, and an electrode in a TFT formed on a substrate of an active matrix type organic OLED, and the periphery It can be easily applied to wiring, wiring in a peripheral drive circuit formed on the same substrate, and the like.

以上説明したように上記実施形態によれば、比抵抗が例えば2.5μΩcm以下の低抵抗銅配線を可能にすることができる。特に、薄膜トランジスタや薄膜トランジスタ回路などの半導体装置を構成することができる。   As described above, according to the embodiment, a low resistance copper wiring having a specific resistance of, for example, 2.5 μΩcm or less can be realized. In particular, a semiconductor device such as a thin film transistor or a thin film transistor circuit can be formed.

本発明方法の実施形態を説明するための図であり、配線パターン形成工程までの中間工程を工程順に説明するための要部拡大断面図である。It is a figure for demonstrating embodiment of this invention method, and is a principal part expanded sectional view for demonstrating the intermediate process to a wiring pattern formation process in order of a process. 図1の工程の次の銅配線層の形成工程を工程順に説明するための要部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part for explaining a step of forming a copper wiring layer subsequent to the step of FIG. 1 in order of steps. 図2の工程の次の層間絶縁膜形成工程までの工程を説明するための要部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part for explaining steps up to a step of forming an interlayer insulating film next to the step of FIG. 2. 図3の銅拡散抑制構造の他の実施形態を説明するための要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view for demonstrating other embodiment of the copper diffusion suppression structure of FIG. 図1の他の実施形態を工程順に説明するための要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view for demonstrating other embodiment of FIG. 1 to process order. 図5の工程の次の層間絶縁膜形成工程までを工程順に説明するための要部拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part for explaining the steps up to the next interlayer insulating film forming step in the step of FIG. 5 in order of steps; 図6の銅拡散抑制構造の他の実施形態を工程順に説明するための要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view for demonstrating other embodiment of the copper diffusion suppression structure of FIG. 6 to process order. 本発明の半導体装置の製造方法の実施形態を工程順に説明するための工程フロー図である。It is a process flow figure for explaining an embodiment of a manufacturing method of a semiconductor device of the present invention in order of a process. 図8の結晶化工程を説明するための結晶化装置の光学的構成図である。It is an optical block diagram of the crystallization apparatus for demonstrating the crystallization process of FIG. 図9の照明系の構成を説明するための光学的構成図である。It is an optical block diagram for demonstrating the structure of the illumination system of FIG. 図8の工程により製造された半導体装置の構造を説明するための断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the structure of a semiconductor device manufactured by the process of FIG. 8.

符号の説明Explanation of symbols

1:基板、 2:下地絶縁層、 3:下地バリア層、 4:銅シード層、
5:フォトレジスト層、 6:配線溝、 7:銅配線層、 8:保護層、 9:層間絶縁層 10:キャッピングメタル層、 12:銅合金シード層、 13:パシベーション層、 15:照明系、 16:位相変調素子、 17:結像光学系、 18:被結晶化基板、 19:基板試料台、 20:結晶化装置、 21:光源、 22:ホモジナイザ、 23:ビームエキスパンダ、 24:第1フライアイレンズ、 25:第1コンデンサレンズ光学系、 26:第2フライアイレンズ、 27:第2コンデンサー光学系、 31、32:正レンズ群、 33:開口絞り、 38:非晶質シリコン層、 39:キャップ層、 40:ゲート絶縁層、 41:ゲート電極、 43:ソース電極、 44:ドレイン電極、 45、46:配線。
1: substrate, 2: underlying insulating layer, 3: underlying barrier layer, 4: copper seed layer,
5: Photoresist layer, 6: Wiring groove, 7: Copper wiring layer, 8: Protective layer, 9: Interlayer insulating layer, 10: Capping metal layer, 12: Copper alloy seed layer, 13: Passivation layer, 15: Illumination system, 16: Phase modulation element, 17: Imaging optical system, 18: Substrate to be crystallized, 19: Substrate sample stage, 20: Crystallizer, 21: Light source, 22: Homogenizer, 23: Beam expander, 24: First Fly eye lens, 25: first condenser lens optical system, 26: second fly eye lens, 27: second condenser optical system, 31, 32: positive lens group, 33: aperture stop, 38: amorphous silicon layer, 39: cap layer, 40: gate insulating layer, 41: gate electrode, 43: source electrode, 44: drain electrode, 45, 46: wiring.

Claims (10)

基板上に銅シード層を形成する工程と、
前記銅シード層上に予め定められたパターンの銅配線層を形成する工程と、
前記銅配線層に接触される領域以外の前記銅シード層を除去するに際し、
少なくとも前記銅配線層上に保護層を形成する工程と、
前記保護層をマスクとして前記銅シード層をドライエッチングする工程と、
を具備してなることを特徴とする銅配線層の形成方法。
Forming a copper seed layer on the substrate;
Forming a copper wiring layer having a predetermined pattern on the copper seed layer;
In removing the copper seed layer other than the region in contact with the copper wiring layer,
Forming a protective layer on at least the copper wiring layer;
Dry etching the copper seed layer using the protective layer as a mask;
A method for forming a copper wiring layer, comprising:
前記基板と前記銅シード層間に下地バリア層を形成する工程と、
前記保護層をマスクとして前記銅シード層をドライエッチングした後に前記下地バリア層をドライエッチングする工程と
を具備してなることを特徴とする請求項1に記載の銅配線層の形成方法。
Forming a base barrier layer between the substrate and the copper seed layer;
The method for forming a copper wiring layer according to claim 1, further comprising: a step of dry etching the base barrier layer after the copper seed layer is dry etched using the protective layer as a mask.
前記保護層をマスクとして前記銅シード層をエッチングした後に、前記銅シード層及び前記銅配線層の露出する表面に銅の拡散を防止するキャッピングメタル層を形成する工程と
を具備してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の銅配線層の形成方法。
Forming a capping metal layer for preventing copper diffusion on the exposed surface of the copper seed layer and the copper wiring layer after etching the copper seed layer using the protective layer as a mask. 3. The method for forming a copper wiring layer according to claim 1, wherein the copper wiring layer is formed.
前記保護層をマスクとして前記銅シード層をエッチングした後に、前記銅シード層及び前記銅配線層の露出する表面に銅の拡散を防止する層間絶縁層を形成する工程と
を具備してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の銅配線層の形成方法。
Forming an interlayer insulating layer for preventing diffusion of copper on the exposed surfaces of the copper seed layer and the copper wiring layer after etching the copper seed layer using the protective layer as a mask. 3. The method for forming a copper wiring layer according to claim 1, wherein the copper wiring layer is formed.
前記保護層をマスクとして前記銅シード層をドライエッチングした後に、前記保護層をエッチングする工程を具備してなることを特徴とする請求項1に記載の銅配線層の形成方法。 2. The method for forming a copper wiring layer according to claim 1, further comprising a step of etching the protective layer after dry etching the copper seed layer using the protective layer as a mask. 前記保護層をマスクとして前記銅シード層および下地バリア層をドライエッチングした後に、前記保護層をエッチングする工程を具備してなることを特徴とする請求項2に記載の銅配線層の形成方法。 3. The method for forming a copper wiring layer according to claim 2, further comprising a step of etching the protective layer after dry etching the copper seed layer and the underlying barrier layer using the protective layer as a mask. 予め定められたパターンの銅配線層の形成は、前記銅シード層上にレジスト層を前記銅配線層より厚く形成する工程と、
前記レジスト層を前記銅配線層の形状に配線溝を形成する工程と、
前記エッチング溝に銅配線層を前記配線溝の深さより浅く成膜する工程と、
前記レジスト層をエッチングして銅配線層を形成する工程と
からなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の銅配線層の形成方法。
The formation of the copper wiring layer having a predetermined pattern includes a step of forming a resist layer on the copper seed layer to be thicker than the copper wiring layer;
Forming a wiring groove in the shape of the copper wiring layer, the resist layer;
Forming a copper wiring layer in the etching groove shallower than the depth of the wiring groove;
The method for forming a copper wiring layer according to any one of claims 1 to 6, further comprising: etching the resist layer to form a copper wiring layer.
前記銅シード層は、主に(111)に配向していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の銅配線層の形成方法。   The method for forming a copper wiring layer according to claim 1, wherein the copper seed layer is mainly oriented in (111). 前記銅シード層の平均結晶粒径は、少なくとも0.25μm以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の銅配線層の形成方法。   The method for forming a copper wiring layer according to claim 1, wherein an average crystal grain size of the copper seed layer is at least 0.25 μm or more. 半導体基板上にソース領域、ドレイン領域、チャネル領域を形成し、このチャネル領域上にゲート絶縁膜を形成したのち、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極およびそれらの配線層を形成するに際し、
銅を主成分とする銅シード層を形成する工程と、
前記銅シード層上に予め定められたパターンの銅配線層を形成する工程と、
前記銅配線層上に保護層を形成する工程と、
前記保護層をマスクとして前記銅シード層を除去する工程と
を具備してなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
After forming a source region, a drain region, and a channel region on a semiconductor substrate and forming a gate insulating film on the channel region, when forming a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, and their wiring layers,
Forming a copper seed layer mainly composed of copper;
Forming a copper wiring layer having a predetermined pattern on the copper seed layer;
Forming a protective layer on the copper wiring layer;
And a step of removing the copper seed layer using the protective layer as a mask.
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