JP2000174016A - Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof

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JP2000174016A
JP2000174016A JP10349054A JP34905498A JP2000174016A JP 2000174016 A JP2000174016 A JP 2000174016A JP 10349054 A JP10349054 A JP 10349054A JP 34905498 A JP34905498 A JP 34905498A JP 2000174016 A JP2000174016 A JP 2000174016A
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JP
Japan
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groove
barrier metal
film
wiring
insulating film
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JP10349054A
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Yohei Yamada
洋平 山田
Eiji Sasaki
英二 佐々木
Shinichi Fukada
晋一 深田
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the performance and reliability of a wiring layer, which includes a barrier metal film. SOLUTION: This method includes a step of forming grooves on an insulating film 10 composed of a silicon oxide film and the like on a semiconductor substrate (substrate) 1, a step forming a barrier metal film 12 on sides and bottoms of the grooves and a surface of the insulating film 10, a step of reducing a thickness of the barrier metal film 12 on the surface of the insulating film 10 other than on or around the grooves, and a step of after a wiring metallic layer 13 is stacked on the semiconductor substrate 1, removing the barrier metal film 10 and a wiring metallic layer 13 on the insulating film 10 by CMP (chemomechanical polishing) method so as to form a wiring layer, which is composed of the wiring metallic layer 13 and the barrier metal films 12 burried in the grooves.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造方法に関し、特に、バリアメタル膜を
備えている配線層の高性能化および高信頼度化ができる
半導体集積回路装置およびその製造方法に関するもので
ある。
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor integrated circuit device capable of improving the performance and reliability of a wiring layer having a barrier metal film and manufacturing the same. It is about the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】ところで、本発明者は、半導体集積回路
装置の製造方法について検討した。以下は、本発明者に
よって検討された技術であり、その概要は次のとおりで
ある。
2. Description of the Related Art The present inventors have studied a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device. The following is a technique studied by the present inventors, and the outline is as follows.

【0003】すなわち、半導体集積回路装置における配
線層の製造方法において、酸化シリコン膜などからなる
層間絶縁膜などの絶縁膜に溝を形成し、その溝にタンタ
ル(Ta)膜などからなるバリアメタル膜と銅(Cu)
層などからなる配線用金属層とからなる配線層(ダマシ
ン配線層と称されている配線層の態様が含まれている配
線層)を形成している場合がある。
That is, in a method of manufacturing a wiring layer in a semiconductor integrated circuit device, a groove is formed in an insulating film such as an interlayer insulating film made of a silicon oxide film or the like, and a barrier metal film made of a tantalum (Ta) film or the like is formed in the groove. And copper (Cu)
In some cases, a wiring layer (a wiring layer including a mode of a wiring layer called a damascene wiring layer) including a wiring metal layer including a layer is formed.

【0004】この場合、タンタル膜などからなるバリア
メタル膜とその表面に形成されている銅層などからなる
配線用金属層をCMP(chemical mechanical polishin
g 、化学機械研磨)装置を用いたCMP法を使用して、
不要な領域の配線用金属層とその裏面のバリアメタル膜
を研磨して、ダマシン配線層としてのパターン化された
配線層を形成する製造工程が使用されている。
In this case, a barrier metal film made of a tantalum film or the like and a wiring metal layer made of a copper layer or the like formed on the surface thereof are formed by a CMP (chemical mechanical polishing).
g, chemical mechanical polishing) using a CMP method
A manufacturing process is used in which a wiring metal layer in an unnecessary region and a barrier metal film on the back surface thereof are polished to form a patterned wiring layer as a damascene wiring layer.

【0005】なお、CMP装置やCMP処理技術につい
て記載されている文献としては、例えば1996年5月
1日、工業調査会発行の「電子材料1996年5月号」
p28〜p32に記載されているものがある。
As a document describing a CMP apparatus and a CMP processing technology, for example, “Electronic Materials May 1996” issued by the Industrial Research Council on May 1, 1996.
There are those described on pages 28 to 32.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した半
導体集積回路装置の製造方法において、ダマシン配線層
を形成した際に、ダマシン配線層の隣接の絶縁膜に段差
が発生するという問題点があることを本発明者が見い出
した。
However, in the above-described method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, there is a problem that when a damascene wiring layer is formed, a step occurs in an insulating film adjacent to the damascene wiring layer. Have been found by the present inventors.

【0007】その結果、ダマシン配線層の隣接の層間絶
縁膜の段差は、解消できないことにより、ダマシン配線
層の形成時に、銅層などからなる配線用金属層の研磨残
りに起因した電気的短絡などの不良現象が発生するとい
う問題点がある。
As a result, the step of the interlayer insulating film adjacent to the damascene wiring layer cannot be eliminated, so that when the damascene wiring layer is formed, an electrical short circuit or the like due to the unpolished residue of the wiring metal layer such as a copper layer is caused. There is a problem that a defective phenomenon occurs.

【0008】この場合、本発明者の検討の結果、CMP
装置を用いたCMP法を使用して、タンタル膜などから
なるバリアメタル膜が研磨される際に、バリアメタル膜
の研磨速度が、配線用金属層としての銅層の研磨速度と
比較して遅くなる傾向がある。
In this case, as a result of the study by the present inventors, CMP
When a barrier metal film made of a tantalum film or the like is polished by using a CMP method using an apparatus, the polishing speed of the barrier metal film is lower than the polishing speed of a copper layer as a wiring metal layer. Tend to be.

【0009】したがって、ダマシン配線層用の溝以外の
領域の絶縁膜の表面に形成されているタンタル膜などか
らなるバリアメタル膜を完全に研磨するために、オーバ
ー研磨量を増加させると、研磨速度が早い銅層が過剰に
研磨されることにより、ダマシン配線層用の溝内でディ
ッシングを生じたり、配線層周りの酸化シリコン膜など
からなる絶縁膜を同時に研磨してしまうエロージョンが
発生するということが明らかになった。
Therefore, in order to completely polish a barrier metal film such as a tantalum film formed on the surface of the insulating film in a region other than the groove for the damascene wiring layer, if the amount of over-polishing is increased, the polishing speed is increased. Excessive polishing of the copper layer causes dishing in the grooves for the damascene wiring layer and erosion that simultaneously polishes the insulating film such as the silicon oxide film around the wiring layer. Was revealed.

【0010】本発明の目的は、バリアメタル膜を備えて
いる配線層の高性能化および高信頼度化ができる半導体
集積回路装置およびその製造方法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device capable of improving the performance and reliability of a wiring layer having a barrier metal film and a method of manufacturing the same.

【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0013】すなわち、(1).本発明の半導体集積回
路装置は、半導体基板などからなる基板上の酸化シリコ
ン膜などからなる絶縁膜に溝が形成されており、溝に埋
め込まれているバリアメタル膜と配線用金属層からなる
配線層が形成されており、配線層の表面は、溝以外の絶
縁膜の表面と同一の平面または同一平面から0.05μm
以内を有するものである。
That is, (1). In the semiconductor integrated circuit device of the present invention, a groove is formed in an insulating film such as a silicon oxide film on a substrate such as a semiconductor substrate, and a wiring comprising a barrier metal film and a wiring metal layer embedded in the groove. The surface of the wiring layer is 0.05 μm from the same plane or the same plane as the surface of the insulating film other than the groove.
Within.

【0014】(2).本発明の半導体集積回路装置の製
造方法は、半導体基板などからなる基板上の酸化シリコ
ン膜などからなる絶縁膜に溝を形成する工程と、溝の側
部と底部および絶縁膜の表面に、バリアメタル膜を形成
する工程と、溝または溝近傍以外の領域の絶縁膜の表面
のバリアメタル膜の膜厚を薄くする工程と、基板の上
に、配線用金属層を堆積した後、CMP法を使用して、
前記絶縁膜上のバリアメタル膜および配線用金属層を取
り除き、溝に埋め込まれているバリアメタル膜および配
線用金属層からなる配線層を形成する工程とを有するも
のである。
(2). The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes a step of forming a groove in an insulating film made of a silicon oxide film or the like on a substrate made of a semiconductor substrate or the like; A step of forming a metal film, a step of reducing the thickness of a barrier metal film on the surface of the insulating film in a region other than the groove or the vicinity of the groove, and a step of depositing a wiring metal layer on the substrate, and then performing a CMP method. Use,
Removing the barrier metal film and the wiring metal layer on the insulating film, and forming a wiring layer composed of the barrier metal film and the wiring metal layer embedded in the trench.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、重複説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0016】(実施の形態1)図1〜図6は、本発明の
実施の形態1である半導体集積回路装置の製造工程を示
す概略断面図である。本実施の形態の半導体集積回路装
置の製造方法の特徴は、基板上の絶縁膜に形成されてい
る溝に埋め込まれているバリアメタル膜と配線用金属層
からなる配線層の製造方法であり、それ以外の半導体集
積回路装置の製造方法は、種々の態様を適用することが
できる。同図を用いて、本実施の形態の半導体集積回路
装置およびその製造方法を具体的に説明する。
(First Embodiment) FIGS. 1 to 6 are schematic sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention. A feature of the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present embodiment is a method for manufacturing a wiring layer including a barrier metal film and a wiring metal layer embedded in a groove formed in an insulating film on a substrate, Various other aspects can be applied to a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device other than the above. The semiconductor integrated circuit device and the method of manufacturing the same according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIG.

【0017】まず、図1に示すように、例えば単結晶シ
リコンからなるp型の半導体基板(基板)1を用意し、
先行技術などの種々の技術を使用して、MOSFETを
形成する。
First, as shown in FIG. 1, a p-type semiconductor substrate (substrate) 1 made of, for example, single crystal silicon is prepared.
Various techniques, such as the prior art, are used to form MOSFETs.

【0018】すなわち、例えば単結晶シリコンからなる
p型の半導体基板1の表面の選択的な領域を熱酸化して
LOCOS(Local Oxidation of Silicon)構造の酸化
シリコン膜からなる素子分離用のフィールド絶縁膜2を
形成する。
That is, for example, a selective region on the surface of a p-type semiconductor substrate 1 made of single-crystal silicon is thermally oxidized to form a field insulating film for element isolation made of a silicon oxide film having a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) structure. Form 2

【0019】次に、半導体基板1の表面に例えば酸化シ
リコン膜などからなるゲート絶縁膜3を形成した後、導
電性の多結晶シリコン膜からなるゲート電極4を堆積す
る。その後、ゲート電極4の上に酸化シリコン膜などか
らなる絶縁膜5を形成した後、リソグラフィ技術と選択
エッチング技術とを使用して、ゲート電極4などのパタ
ーンを形成した後、ゲート電極4の側壁に、酸化シリコ
ン膜などからなるサイドウォールスペーサ6を形成す
る。
Next, after forming a gate insulating film 3 made of, for example, a silicon oxide film on the surface of the semiconductor substrate 1, a gate electrode 4 made of a conductive polycrystalline silicon film is deposited. Thereafter, an insulating film 5 made of a silicon oxide film or the like is formed on the gate electrode 4, and a pattern such as the gate electrode 4 is formed using a lithography technique and a selective etching technique. Next, a sidewall spacer 6 made of a silicon oxide film or the like is formed.

【0020】その後、半導体基板1に例えばリン(P)
などのn型の不純物をイオン注入し、熱拡散してMOS
FETのソースおよびドレインとなるn型の半導体領域
7を形成する。次に、半導体基板1の上に絶縁膜8を形
成する。絶縁膜8は、例えば酸化シリコン膜をCVD
(Chemical Vapor Deposition )法により形成した後、
表面研磨を行いその表面を平坦化処理することにより、
平坦化された絶縁膜8を形成する。平坦化処理は、絶縁
膜8の表面を例えばエッチバック法またはCMP(chem
ical mechanical polishing 、化学機械研磨)法などに
より平坦にする態様を採用することができる。その後、
リソグラフィ技術および選択エッチング技術を用いて、
絶縁膜8の選択的な領域にスルーホール(接続孔)を形
成した後、スルーホールに例えば導電性多結晶シリコン
またはタングステンなどの導電性材料を埋め込んで、ス
ルーホールにプラグ9を形成する。
Thereafter, for example, phosphorus (P) is formed on the semiconductor substrate 1.
Ion implantation of n-type impurities such as
An n-type semiconductor region 7 serving as a source and a drain of the FET is formed. Next, an insulating film 8 is formed on the semiconductor substrate 1. The insulating film 8 is, for example, a silicon oxide film formed by CVD.
(Chemical Vapor Deposition)
By polishing the surface and flattening the surface,
A flattened insulating film 8 is formed. In the planarization process, the surface of the insulating film 8 is formed by, for example, an etch-back method or a CMP (chem.
It is possible to adopt a mode of flattening by ical mechanical polishing, chemical mechanical polishing) or the like. afterwards,
Using lithography technology and selective etching technology,
After forming a through hole (connection hole) in a selective region of the insulating film 8, a conductive material such as conductive polycrystalline silicon or tungsten is buried in the through hole, and a plug 9 is formed in the through hole.

【0021】次に、半導体基板1の上に、1層目の層間
絶縁膜としての絶縁膜10を形成した後、それに配線層
用の溝11を形成する(図2)。すなわち、半導体基板
1の上に、絶縁膜10として例えば酸化シリコン膜をC
VD法を使用して形成した後、リソグラフィ技術とドラ
イエッチングなどの選択エッチング技術とを使用して、
配線層を配置する部分に溝11を形成する。
Next, after forming an insulating film 10 as a first-layer interlayer insulating film on the semiconductor substrate 1, a trench 11 for a wiring layer is formed therein (FIG. 2). That is, on the semiconductor substrate 1, for example, a silicon oxide film is
After forming using the VD method, using lithography technology and selective etching technology such as dry etching,
A groove 11 is formed in a portion where a wiring layer is to be arranged.

【0022】この場合、絶縁膜10は、溝11内に形成
される配線層およびこの絶縁膜10が介在している配線
層の容量を低減するために、誘電率が小さい酸化シリコ
ン膜(誘電率が約4.2である絶縁膜)または無機SOG
(spin on glass )膜などの塗布絶縁膜(誘電率が約4
以下である絶縁膜)などを使用している。また、溝11
の幅は、例えば250nmとし、溝11の厚さ(深さ)
は、例えば400nmとしている。
In this case, the insulating film 10 is formed of a silicon oxide film having a small dielectric constant (dielectric constant) in order to reduce the capacitance of the wiring layer formed in the trench 11 and the wiring layer in which the insulating film 10 is interposed. Is about 4.2) or inorganic SOG
(Spin on glass) coating insulation film (dielectric constant about 4
The following insulating film) is used. Also, the groove 11
Is 250 nm, for example, and the thickness (depth) of the groove 11 is
Is 400 nm, for example.

【0023】その後、半導体基板1の上に、スパッタリ
ング法またはCVD法を使用して、タンタルからなるバ
リアメタル膜12を堆積する(図3)。この場合、溝1
1以外の領域の絶縁膜10の表面に形成されたタンタル
からなるバリアメタル膜12の膜厚は、例えば100nm
の膜厚とされている。
Thereafter, a barrier metal film 12 made of tantalum is deposited on the semiconductor substrate 1 by using a sputtering method or a CVD method (FIG. 3). In this case, groove 1
The thickness of the barrier metal film 12 made of tantalum formed on the surface of the insulating film 10 in a region other than 1 is, for example, 100 nm.
The film thickness is as follows.

【0024】次に、溝11の底部のバリアメタル膜12
の膜厚を薄くすることなく、溝11以外の領域の絶縁膜
10の表面のバリアメタル膜12の膜厚を薄くする工程
を行う(図4)。
Next, the barrier metal film 12 at the bottom of the groove 11 is formed.
A step of reducing the thickness of the barrier metal film 12 on the surface of the insulating film 10 in a region other than the groove 11 is performed without reducing the thickness of the substrate (FIG. 4).

【0025】この場合、本実施の形態の半導体集積回路
装置の製造方法において、CMP法を使用した工程とし
ており、溝11以外の領域の絶縁膜10の表面のバリア
メタル膜12の膜厚を10nm以下としていることを本実
施の形態の特徴としている。
In this case, in the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present embodiment, the process using the CMP method is performed, and the thickness of the barrier metal film 12 on the surface of the insulating film 10 in the region other than the trench 11 is set to 10 nm. The following is a feature of this embodiment.

【0026】また、この工程において、CMP法を使用
した工程としていることにより、この工程と同時に、溝
11のコーナ部に形成(成膜)されているオーバーハン
グ形状のバリアメタル膜12にテーパを形成する(施
す)ことを行っている。
In this step, since the CMP method is used, the overhang barrier metal film 12 formed (formed) at the corner of the groove 11 is tapered at the same time as this step. Forming (applying).

【0027】その後、半導体基板1の上に、スパッタリ
ング法またはCVD法あるいはめっき法を使用して、銅
層からなる配線用金属層13を例えば400nm以上の膜
厚をもって堆積して、溝11に配線用金属層13を埋め
込む作業を行う(図5)。この場合、配線層としての配
線用金属層13を溝11に完全に埋め込むために、配線
用金属層13を堆積する際に、溝11の厚さ(例えば4
00nm)よりも大きい膜厚(例えば600nm)としてい
る。
Thereafter, a wiring metal layer 13 made of a copper layer having a thickness of, for example, 400 nm or more is deposited on the semiconductor substrate 1 by using a sputtering method, a CVD method, or a plating method. The work of embedding the metal layer 13 for use is performed (FIG. 5). In this case, in order to completely embed the wiring metal layer 13 as a wiring layer in the groove 11, the thickness of the groove 11 (for example, 4
00 nm) (for example, 600 nm).

【0028】次に、CMP法を使用して、配線用金属層
13の表面から配線用金属層13を研磨し、次に溝11
の領域以外の絶縁膜10の表面のバリアメタル膜12を
研磨し、溝11に埋め込まれている配線用金属層13お
よびバリアメタル膜12以外の配線用金属層13および
バリアメタル膜12を取り除く作業を行う(図6)。こ
の場合、溝11に埋め込まれている配線用金属層13の
表面は、絶縁膜10の表面と同一の平面(同一面)とな
り、絶縁膜10の上のタンタルからなるバリアメタル膜
12は取り除かれる。また、本発明の検討の結果、溝1
1に埋め込まれている配線用金属層13の表面は、絶縁
膜10の表面と同一平面から0.05μm以内(極めて短
距離のレベル)となり、絶縁膜10の上のタンタルから
なるバリアメタル膜12は取り除かれる。
Next, the wiring metal layer 13 is polished from the surface of the wiring metal layer 13 by using the CMP method.
Work of polishing the barrier metal film 12 on the surface of the insulating film 10 other than the region shown in FIG. 2 and removing the wiring metal layer 13 and the wiring metal layer 13 and the barrier metal film 12 other than the barrier metal film 12 buried in the groove 11. (FIG. 6). In this case, the surface of the wiring metal layer 13 buried in the groove 11 becomes the same plane (the same plane) as the surface of the insulating film 10, and the barrier metal film 12 made of tantalum on the insulating film 10 is removed. . In addition, as a result of the study of the present invention, the groove 1
The surface of the wiring metal layer 13 buried in 1 is within 0.05 μm (an extremely short distance level) from the same plane as the surface of the insulating film 10, and the barrier metal film 12 of tantalum on the insulating film 10 is formed. Is removed.

【0029】その後、設計仕様に応じて、前述した1層
目の層間絶縁膜としての絶縁膜10および1層目の配線
層としてのバリアメタル膜12および配線用金属層13
を形成する製造方法を適用して、半導体基板1の上に、
2層目の層間絶縁膜を堆積した後、その選択的な領域に
2層目の配線層を形成するための溝を形成し、その溝に
2層目の配線層としてのバリアメタル膜および配線用金
属層を形成する。また、前述した製造工程を繰り返し使
用して多層配線層を必要に応じて形成した後、パシベー
ション膜(図示を省略)を形成して、本実施の形態の半
導体集積回路装置の製造工程を終了する。
Thereafter, according to the design specifications, the insulating film 10 as the first interlayer insulating film, the barrier metal film 12 as the first wiring layer, and the wiring metal layer 13 according to the design specifications.
Is applied on the semiconductor substrate 1 by applying a manufacturing method for forming
After depositing the second interlayer insulating film, a groove for forming a second wiring layer is formed in a selective area thereof, and a barrier metal film and a wiring as a second wiring layer are formed in the groove. A metal layer for use. After the above-described manufacturing process is repeatedly used to form a multilayer wiring layer as necessary, a passivation film (not shown) is formed, and the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment is completed. .

【0030】前述した本実施の形態の半導体集積回路装
置の製造方法によれば、配線層用の溝11の底部のバリ
アメタル膜12の膜厚を薄くすることなく、溝11以外
の領域の絶縁膜10の表面のバリアメタル膜12の膜厚
を薄くする工程を行った後に、CMP法を使用して、配
線用金属層13の表面から配線用金属層13を研磨し、
次に溝11の領域以外の絶縁膜10の表面のバリアメタ
ル膜12を研磨し、溝11に埋め込まれている配線用金
属層13およびバリアメタル膜12以外の配線用金属層
13およびバリアメタル膜12を取り除く作業を行って
いることにより、溝11以外の領域の絶縁膜10の表面
のバリアメタル膜12の膜厚が薄くされた状態で、CM
P法を使用して、溝11に埋め込まれている配線用金属
層13およびバリアメタル膜12以外の配線用金属層1
3およびバリアメタル膜12を取り除く作業を行ってい
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present embodiment described above, the thickness of the barrier metal film 12 at the bottom of the wiring layer groove 11 can be reduced without insulating the region other than the groove 11. After performing the step of reducing the thickness of the barrier metal film 12 on the surface of the film 10, the wiring metal layer 13 is polished from the surface of the wiring metal layer 13 using a CMP method,
Next, the barrier metal film 12 on the surface of the insulating film 10 other than the region of the groove 11 is polished, and the wiring metal layer 13 and the wiring metal layer 13 other than the barrier metal film 12 and the barrier metal film embedded in the groove 11 are polished. In the state where the thickness of the barrier metal film 12 on the surface of the insulating film 10 in the region other than the groove 11 is reduced by performing the operation of removing the CM 12, the CM
Using the P method, the wiring metal layer 1 other than the wiring metal layer 13 and the barrier metal film 12 embedded in the trench 11
3 and the barrier metal film 12 are removed.

【0031】したがって、本実施の形態の半導体集積回
路装置の製造方法によれば、CMP法を使用して、溝1
1に埋め込まれている配線用金属層13およびバリアメ
タル膜12以外の配線用金属層13およびバリアメタル
膜12を取り除く際に、配線層用の溝11内でのディッ
シングや配線層周りの絶縁膜10を同時に研磨してしま
うエロージョンを低減化することができる。しかも、本
発明者の検討の結果、溝11に埋め込まれているバリア
メタル膜12以外のバリアメタル膜12を取り除く際
に、10nm以下の膜厚としていることにより、ディッシ
ングおよびエロージョンを極めて低減化することがで
き、設計仕様に応じて、ディッシングおよびエロージョ
ンを防止することができることが明らかになった。
Therefore, according to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present embodiment, the groove 1 is formed by using the CMP method.
When the wiring metal layer 13 and the barrier metal film 12 other than the wiring metal layer 13 and the barrier metal film 12 embedded in the wiring layer 1 are removed, dishing in the wiring layer groove 11 and insulating film around the wiring layer are performed. Erosion of simultaneously polishing 10 can be reduced. Moreover, as a result of the study by the present inventors, when the barrier metal film 12 other than the barrier metal film 12 buried in the trench 11 is removed, the thickness is set to 10 nm or less, so that dishing and erosion are extremely reduced. It has been found that dishing and erosion can be prevented depending on the design specifications.

【0032】本実施の形態の半導体集積回路装置の製造
方法によれば、配線層用の溝11の底部のバリアメタル
膜12の膜厚を薄くすることなく、溝11以外の領域の
絶縁膜10の表面のバリアメタル膜12の膜厚を薄くす
る工程として、CMP法を使用した工程としており、溝
11以外の領域の絶縁膜10の表面のバリアメタル膜1
2の膜厚を10nm以下としており、この工程と同時に、
溝11のコーナ部に形成(成膜)されているオーバーハ
ング形状のバリアメタル膜12にテーパを形成する(施
す)ことを行っていることにより、配線層用の溝11の
コーナ部に成膜されたオーバーハング形状のバリアメタ
ル膜12の形状を改善することができるので、配線用金
属層13の埋め込み形状を向上化でき、高性能でしかも
高信頼度の配線層を形成することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present embodiment, the thickness of the barrier metal film 12 at the bottom of the trench 11 for the wiring layer is not reduced, and the insulating film 10 in a region other than the trench 11 is formed. As a step of reducing the thickness of the barrier metal film 12 on the surface of the insulating film 10 in a region other than the groove 11, the barrier metal film 1 is formed using a CMP method.
2 has a thickness of 10 nm or less.
The taper is formed (applied) on the overhang-shaped barrier metal film 12 formed (formed) at the corner portion of the groove 11, thereby forming a film at the corner portion of the wiring layer groove 11. Since the shape of the formed overhang-shaped barrier metal film 12 can be improved, the buried shape of the wiring metal layer 13 can be improved, and a high-performance and highly reliable wiring layer can be formed.

【0033】したがって、本実施の形態の半導体集積回
路装置の製造方法によれば、配線層用の溝11内でのデ
ィッシングや配線層周りの絶縁膜10を同時に研磨して
しまうエロージョンを低減化することができ、溝11の
コーナ部に形成(成膜)されているオーバーハング形状
のバリアメタル膜12にテーパを形成する(施す)こと
を行っていることにより、配線用金属層13の埋め込み
形状を向上化できることにより、高性能でしかも高信頼
度の配線層を形成することができ、しかもエロージョン
に起因した段差を低減するための追加工程を削除するこ
とができ、さらに製造歩留りを高くすることができる。
Therefore, according to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present embodiment, erosion, in which dishing in the wiring layer groove 11 and polishing of the insulating film 10 around the wiring layer at the same time, is reduced. Since the taper is formed (applied) on the overhang-shaped barrier metal film 12 formed (formed) at the corner of the groove 11, the wiring metal layer 13 is buried. Can form a high-performance and highly-reliable wiring layer, and can eliminate an additional step for reducing a step caused by erosion, thereby further increasing the manufacturing yield. Can be.

【0034】本実施の形態の半導体集積回路装置によれ
ば、本実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法を使
用して製造していることにより、絶縁膜10に形成され
ている配線層用の溝11にバリアメタル膜12と配線用
金属層13とを埋め込んでいる態様のダマシン配線層な
どからなる配線層としているので、リソグラフィ技術と
選択エッチング技術とを使用して配線層のパターンを形
成する従来の配線層のパターンの製造工程を使用せず
に、配線層としてのバリアメタル膜12および配線用金
属層13を形成することができ、配線層幅および隣接配
線層間の距離が極めて小さい配線層構造であろうとも微
細加工化され、高精度な寸法精度をもっている配線層で
あって、配線層の表面は、溝11以外の絶縁膜10の表
面と同一の平面または同一平面から0.05μm 以内(極
めて短距離のレベル)を有する半導体集積回路装置とす
ることができるので、高性能でしかも高信頼度の半導体
集積回路装置とすることができる。
According to the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment, since the semiconductor integrated circuit device is manufactured using the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present embodiment, the wiring layer formed on the insulating film 10 is formed. Since the wiring layer is formed of a damascene wiring layer or the like in which the barrier metal film 12 and the wiring metal layer 13 are buried in the groove 11, the pattern of the wiring layer is formed using lithography technology and selective etching technology. The barrier metal film 12 and the wiring metal layer 13 as the wiring layer can be formed without using the conventional wiring layer pattern manufacturing process, and the wiring layer width and the distance between adjacent wiring layers are extremely small. Even if it has a layer structure, it is a wiring layer that is finely processed and has high dimensional accuracy, and the surface of the wiring layer has the same plane or surface as the surface of the insulating film 10 except the groove 11. Can be the semiconductor integrated circuit device having less 0.05μm from the same plane (very short level) may be a semiconductor integrated circuit device of high performance, yet reliable.

【0035】(実施の形態2)図7〜図12は、本発明
の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造工程を
示す概略断面図である。本実施の形態の半導体集積回路
装置の製造方法の特徴は、前述した実施の形態1の半導
体集積回路装置の製造方法と同様に、基板上の絶縁膜に
形成されている溝に埋め込まれているバリアメタル膜と
配線用金属層からなる配線層の製造方法であり、それ以
外の半導体集積回路装置の製造方法は、種々の態様を適
用することができる。同図を用いて、本実施の形態の半
導体集積回路装置およびその製造方法を具体的に説明す
る。
(Embodiment 2) FIGS. 7 to 12 are schematic sectional views showing manufacturing steps of a semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 2 of the present invention. The feature of the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present embodiment is, like the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment described above, embedded in a groove formed in an insulating film on a substrate. This is a method for manufacturing a wiring layer including a barrier metal film and a metal layer for wiring, and various other methods for manufacturing a semiconductor integrated circuit device can be applied. The semiconductor integrated circuit device and the method of manufacturing the same according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIG.

【0036】まず、図7に示すように、例えば単結晶シ
リコンからなるp型の半導体基板(基板)1を用意し、
先行技術などの種々の技術を使用して、MOSFETを
形成する。この場合、図1に示されている前述した実施
の形態1の半導体集積回路装置の製造工程と同様な製造
工程を使用している。
First, as shown in FIG. 7, a p-type semiconductor substrate (substrate) 1 made of, for example, single crystal silicon is prepared.
Various techniques, such as the prior art, are used to form MOSFETs. In this case, the same manufacturing process as that of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment shown in FIG. 1 is used.

【0037】次に、半導体基板1の上に、1層目の層間
絶縁膜としての絶縁膜10を形成した後、それに配線層
用の溝11を形成する(図8)。この場合、図2に示さ
れている前述した実施の形態1の半導体集積回路装置の
製造工程と同様な製造工程を使用している。
Next, after forming an insulating film 10 as a first-layer interlayer insulating film on the semiconductor substrate 1, a groove 11 for a wiring layer is formed therein (FIG. 8). In this case, the same manufacturing process as that of the above-described semiconductor integrated circuit device of the first embodiment shown in FIG. 2 is used.

【0038】その後、半導体基板1の上に、スパッタリ
ング法またはCVD法を使用して、タンタルからなるバ
リアメタル膜12を堆積する。この場合、溝11以外の
領域の絶縁膜10の表面に形成されたタンタルからなる
バリアメタル膜12の膜厚は、例えば100nmの膜厚と
されている。
Thereafter, a barrier metal film 12 made of tantalum is deposited on the semiconductor substrate 1 by using a sputtering method or a CVD method. In this case, the thickness of the barrier metal film 12 made of tantalum formed on the surface of the insulating film 10 in a region other than the groove 11 is, for example, 100 nm.

【0039】次に、半導体基板1の上に、フォトレジス
ト膜などからなるレジスト膜14を塗布した後、リソグ
ラフィ技術を使用して、パターン化されたレジスト膜1
4を形成する(図9)。
Next, after a resist film 14 made of a photoresist film or the like is applied on the semiconductor substrate 1, the patterned resist film 1 is formed by using a lithography technique.
4 (FIG. 9).

【0040】この場合、パターン化されたレジスト膜1
4は、溝11の底部のバリアメタル膜12の膜厚を薄く
することなく、溝11以外の領域の絶縁膜10の表面の
バリアメタル膜12の膜厚を薄くする工程(次に説明す
る後の工程)に使用されるマスクとして適用されるもの
である。したがって、パターン化されたレジスト膜14
の幅は、設計仕様に応じて、溝11の幅と同様な幅また
は溝11の幅より少し大きな幅としている。
In this case, the patterned resist film 1
4 is a step of reducing the thickness of the barrier metal film 12 on the surface of the insulating film 10 in a region other than the groove 11 without reducing the thickness of the barrier metal film 12 at the bottom of the groove 11 (after the following description). ) Is applied as a mask used in the above step). Therefore, the patterned resist film 14
Is set to a width similar to the width of the groove 11 or a width slightly larger than the width of the groove 11 according to the design specifications.

【0041】次に、溝11の底部のバリアメタル膜12
の膜厚を薄くすることなく、溝11以外の領域の絶縁膜
10の表面のバリアメタル膜12の膜厚を薄くする工程
を行う(図10)。この場合、本実施の形態の半導体集
積回路装置の製造方法において、レジスト膜14をマス
クとして使用して、バリアメタル膜12の選択エッチン
グ技術を使用した工程により、溝11以外の領域の絶縁
膜10の表面のバリアメタル膜12の膜厚を10nm以下
としていることを本実施の形態の特徴としている。
Next, the barrier metal film 12 at the bottom of the groove 11 is formed.
A step of reducing the thickness of the barrier metal film 12 on the surface of the insulating film 10 in a region other than the trench 11 without reducing the thickness of the gate insulating film 10 (FIG. 10). In this case, in the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment, the resist film 14 is used as a mask and the step of using the selective etching technique of the barrier metal film 12 is performed. The feature of the present embodiment is that the thickness of the barrier metal film 12 on the surface is set to 10 nm or less.

【0042】次に、不要となったレジスト膜14を取り
除いた後、設計仕様に応じて、溝11のコーナ部に形成
(成膜)されているオーバーハング形状のバリアメタル
膜12にテーパを形成する(施す)工程を適用してい
る。
Next, after removing the unnecessary resist film 14, a taper is formed on the overhang-shaped barrier metal film 12 formed (formed) at the corner of the groove 11 according to the design specification. (Apply) process is applied.

【0043】その後、半導体基板1の上に、スパッタリ
ング法またはCVD法あるいはめっき法を使用して、銅
層からなる配線用金属層13を例えば400nm以上の膜
厚をもって堆積して、溝11に配線用金属層13を埋め
込む作業を行う(図11)。この場合、配線層としての
配線用金属層13を溝11に完全に埋め込むために、配
線用金属層13を堆積する際に、溝11の厚さ(例えば
400nm)よりも大きい膜厚(例えば600nm)として
いる。
Thereafter, a wiring metal layer 13 made of a copper layer having a thickness of, for example, 400 nm or more is deposited on the semiconductor substrate 1 by using a sputtering method, a CVD method, or a plating method. The work of embedding the metal layer 13 for use is performed (FIG. 11). In this case, in order to completely embed the wiring metal layer 13 as a wiring layer in the groove 11, when depositing the wiring metal layer 13, a film thickness (for example, 600 nm) larger than the thickness of the groove 11 (for example, 400 nm). ).

【0044】次に、CMP法を使用して、配線用金属層
13の表面から配線用金属層13を研磨し、次に溝11
の領域以外の絶縁膜10の表面のバリアメタル膜12を
研磨し、溝11に埋め込まれている配線用金属層13お
よびバリアメタル膜12以外の配線用金属層13および
バリアメタル膜12を取り除く作業を行う(図12)。
この場合、溝11に埋め込まれている配線用金属層13
の表面は、絶縁膜10の表面と同一の平面(同一面)と
なり、絶縁膜10の上のタンタルからなるバリアメタル
膜12は取り除かれる。また、本発明の検討の結果、溝
11に埋め込まれている配線用金属層13の表面は、絶
縁膜10の表面と同一平面から0.05μm 以内(極めて
短距離のレベル)となり、絶縁膜10の上のタンタルか
らなるバリアメタル膜12は取り除かれる。
Next, the wiring metal layer 13 is polished from the surface of the wiring metal layer 13 by using the CMP method.
Work of polishing the barrier metal film 12 on the surface of the insulating film 10 other than the region shown in FIG. 2 and removing the wiring metal layer 13 and the wiring metal layer 13 and the barrier metal film 12 other than the barrier metal film 12 buried in the groove 11. (FIG. 12).
In this case, the wiring metal layer 13 embedded in the groove 11
Is the same plane (same plane) as the surface of the insulating film 10, and the barrier metal film 12 made of tantalum on the insulating film 10 is removed. As a result of the study of the present invention, the surface of the wiring metal layer 13 buried in the trench 11 is within 0.05 μm (an extremely short distance level) from the same plane as the surface of the insulating film 10, and The barrier metal film 12 made of tantalum on the top is removed.

【0045】その後、設計仕様に応じて、前述した1層
目の層間絶縁膜としての絶縁膜10および1層目の配線
層としてのバリアメタル膜12および配線用金属層13
を形成する製造方法を適用して、半導体基板1の上に、
2層目の層間絶縁膜を堆積した後、その選択的な領域に
2層目の配線層を形成するための溝を形成し、その溝に
2層目の配線層としてのバリアメタル膜および配線用金
属層を形成する。また、前述した製造工程を繰り返し使
用して多層配線層を必要に応じて形成した後、パシベー
ション膜(図示を省略)を形成して、本実施の形態の半
導体集積回路装置の製造工程を終了する。
Thereafter, in accordance with the design specifications, the above-described insulating film 10 as the first interlayer insulating film, the barrier metal film 12 as the first wiring layer, and the wiring metal layer 13 are formed.
Is applied on the semiconductor substrate 1 by applying a manufacturing method for forming
After depositing the second interlayer insulating film, a groove for forming a second wiring layer is formed in a selective area thereof, and a barrier metal film and a wiring as a second wiring layer are formed in the groove. A metal layer for use. After the above-described manufacturing process is repeatedly used to form a multilayer wiring layer as necessary, a passivation film (not shown) is formed, and the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment is completed. .

【0046】前述した本実施の形態の半導体集積回路装
置の製造方法によれば、配線層用の溝11の底部のバリ
アメタル膜12の膜厚を薄くすることなく、溝11以外
の領域の絶縁膜10の表面のバリアメタル膜12の膜厚
を薄くする工程を行った後に、CMP法を使用して、配
線用金属層13の表面から配線用金属層13を研磨し、
次に溝11の領域以外の絶縁膜10の表面のバリアメタ
ル膜12を研磨し、溝11に埋め込まれている配線用金
属層13およびバリアメタル膜12以外の配線用金属層
13およびバリアメタル膜12を取り除く作業を行って
いることにより、溝11以外の領域の絶縁膜10の表面
のバリアメタル膜12の膜厚が薄くされた状態で、CM
P法を使用して、溝11に埋め込まれている配線用金属
層13およびバリアメタル膜12以外の配線用金属層1
3およびバリアメタル膜12を取り除く作業を行ってい
る。
According to the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment described above, the insulation of the region other than the trench 11 can be achieved without reducing the thickness of the barrier metal film 12 at the bottom of the trench 11 for the wiring layer. After performing the step of reducing the thickness of the barrier metal film 12 on the surface of the film 10, the wiring metal layer 13 is polished from the surface of the wiring metal layer 13 using a CMP method,
Next, the barrier metal film 12 on the surface of the insulating film 10 other than the region of the groove 11 is polished, and the wiring metal layer 13 and the wiring metal layer 13 other than the barrier metal film 12 and the barrier metal film embedded in the groove 11 are polished. In the state where the thickness of the barrier metal film 12 on the surface of the insulating film 10 in the region other than the groove 11 is reduced by performing the operation of removing the CM 12, the CM
Using the P method, the wiring metal layer 1 other than the wiring metal layer 13 and the barrier metal film 12 embedded in the trench 11
3 and the barrier metal film 12 are removed.

【0047】したがって、本実施の形態の半導体集積回
路装置およびその製造方法によれば、実施の形態1の半
導体集積回路装置およびその製造方法と同様であること
により、実施の形態1の半導体集積回路装置およびその
製造方法の効果と同様な効果を得ることができる。
Therefore, according to the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment and the method of manufacturing the same, the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment is similar to the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment and the method of manufacturing the same. The same effects as those of the device and the manufacturing method thereof can be obtained.

【0048】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0049】例えば、本発明の半導体集積回路装置およ
びその製造方法において、バリアメタル膜12として、
タンタル以外に、チタン(Ti)、タングステン
(W)、モリブデン(Mo)またはタンタルナイトライ
ド(TaN)、チタンナイトライド(TiN)、TiW
などの合金を使用した高融点金属膜の態様とすることが
できる。
For example, in the semiconductor integrated circuit device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the barrier metal film 12
In addition to tantalum, titanium (Ti), tungsten (W), molybdenum (Mo) or tantalum nitride (TaN), titanium nitride (TiN), TiW
A high melting point metal film using an alloy such as

【0050】また、本発明の半導体集積回路装置および
その製造方法において、配線用金属膜13として、銅層
以外に、アルミニウム(Al)層、金(Au)層などの
配線用金属層を適用することができる。
In the semiconductor integrated circuit device and the method of manufacturing the same according to the present invention, as the wiring metal film 13, a wiring metal layer such as an aluminum (Al) layer or a gold (Au) layer other than the copper layer is applied. be able to.

【0051】さらに、本発明の半導体集積回路装置およ
びその製造方法において、基板として、半導体基板以外
に、SOI(Silicon on Insulator)基板などの基板を
適用することができる。
Further, in the semiconductor integrated circuit device and the method of manufacturing the same according to the present invention, a substrate such as an SOI (Silicon on Insulator) substrate can be used as the substrate in addition to the semiconductor substrate.

【0052】また、本発明は、MOSFET、CMOS
FETおよびバイポーラトランジスタなどの種々の半導
体素子を組み合わせた態様の半導体集積回路装置および
その製造方法とすることができる。
Further, the present invention relates to a MOSFET, a CMOS,
A semiconductor integrated circuit device in which various semiconductor elements such as an FET and a bipolar transistor are combined and a method for manufacturing the same can be provided.

【0053】さらに、本発明は、MOSFET、CMO
SFETなどを構成要素とするロジック系あるいはDR
AM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(St
aticRandom Access Memory )などのメモリ系などを有
する種々の半導体集積回路装置およびその製造方法に適
用できる。
Further, the present invention relates to a MOSFET, a CMO
Logic system or DR with SFET etc. as components
AM (Dynamic Random Access Memory), SRAM (St
The present invention can be applied to various semiconductor integrated circuit devices having a memory system such as an aticRandom Access Memory) and a method of manufacturing the same.

【0054】[0054]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.

【0055】(1).本発明の半導体集積回路装置の製
造方法によれば、配線層用の溝の底部のバリアメタル膜
の膜厚を薄くすることなく、溝以外の領域の絶縁膜の表
面のバリアメタル膜の膜厚を薄くする工程を行った後
に、CMP法を使用して、配線用金属層の表面から配線
用金属層を研磨し、次に溝の領域以外の絶縁膜の表面の
バリアメタル膜を研磨し、溝に埋め込まれている配線用
金属層およびバリアメタル膜以外の配線用金属層および
バリアメタル膜を取り除く作業を行っていることによ
り、溝以外の領域の絶縁膜の表面のバリアメタル膜の膜
厚が薄くされた状態で、CMP法を使用して、溝に埋め
込まれている配線用金属層およびバリアメタル膜以外の
配線用金属層およびバリアメタル膜を取り除く作業を行
っている。
(1). According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, the thickness of the barrier metal film on the surface of the insulating film in a region other than the groove is not reduced without reducing the thickness of the barrier metal film at the bottom of the groove for the wiring layer. After performing the step of thinning, using a CMP method, polishing the wiring metal layer from the surface of the wiring metal layer, and then polishing the barrier metal film on the surface of the insulating film other than the groove region, By removing the wiring metal layer and barrier metal film other than the wiring metal layer and barrier metal film embedded in the trench, the thickness of the barrier metal film on the surface of the insulating film in the region other than the trench is removed. In a state where the thickness is reduced, an operation of removing the wiring metal layer and the barrier metal film other than the wiring metal layer and the barrier metal film embedded in the trench is performed by using the CMP method.

【0056】したがって、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法によれば、CMP法を使用して、溝に埋め込
まれている配線用金属層およびバリアメタル膜以外の配
線用金属層およびバリアメタル膜を取り除く際に、配線
層用の溝内でのディッシングや配線層周りの絶縁膜を同
時に研磨してしまうエロージョンを低減化することがで
きる。しかも、本発明者の検討の結果、溝に埋め込まれ
ているバリアメタル膜以外のバリアメタル膜を取り除く
際に、10nm以下の膜厚としていることにより、ディッ
シングおよびエロージョンを極めて低減化することがで
き、設計仕様に応じて、ディッシングおよびエロージョ
ンを防止することができることが明らかになった。
Therefore, according to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, the wiring metal layer and the barrier metal film other than the wiring metal layer and the barrier metal film buried in the trench are formed by using the CMP method. When removing the erosion, it is possible to reduce the erosion of dishing in the trench for the wiring layer and the simultaneous polishing of the insulating film around the wiring layer. In addition, as a result of the study by the present inventors, when removing the barrier metal film other than the barrier metal film embedded in the trench, the thickness is set to 10 nm or less, so that dishing and erosion can be extremely reduced. It has been found that dishing and erosion can be prevented according to the design specifications.

【0057】(2).本発明の半導体集積回路装置の製
造方法によれば、配線層用の溝の底部のバリアメタル膜
の膜厚を薄くすることなく、溝以外の領域の絶縁膜の表
面のバリアメタル膜の膜厚を薄くする工程として、CM
P法を使用した工程としており、溝以外の領域の絶縁膜
の表面のバリアメタル膜の膜厚を10nm以下としてお
り、この工程と同時に、溝のコーナ部に形成(成膜)さ
れているオーバーハング形状のバリアメタル膜にテーパ
を形成する(施す)ことを行っていることにより、配線
層用の溝のコーナ部に成膜されたオーバーハング形状の
バリアメタル膜の形状を改善することができるので、配
線用金属層の埋め込み形状を向上化でき、高性能でしか
も高信頼度の配線層を形成することができる。
(2). According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, the thickness of the barrier metal film on the surface of the insulating film in a region other than the groove is not reduced without reducing the thickness of the barrier metal film at the bottom of the groove for the wiring layer. CM as a process to make
The process uses the P method, and the thickness of the barrier metal film on the surface of the insulating film in the region other than the groove is set to 10 nm or less. Simultaneously with this process, the over-layer formed (formed) in the corner of the groove is formed. Since the taper is formed (applied) on the hang-shaped barrier metal film, the shape of the overhang-shaped barrier metal film formed at the corner of the wiring layer groove can be improved. Therefore, the buried shape of the wiring metal layer can be improved, and a high-performance and highly reliable wiring layer can be formed.

【0058】(3).本発明の半導体集積回路装置の製
造方法によれば、配線層用の溝内でのディッシングや配
線層周りの絶縁膜を同時に研磨してしまうエロージョン
を低減化することができ、溝のコーナ部に形成(成膜)
されているオーバーハング形状のバリアメタル膜にテー
パを形成する(施す)ことを行っていることにより、配
線用金属層の埋め込み形状を向上化できることにより、
高性能でしかも高信頼度の配線層を形成することがで
き、しかもエロージョンに起因した段差を低減するため
の追加工程を削除することができ、さらに製造歩留りを
高くすることができる。
(3). ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of this invention, the dishing in the groove | channel for wiring layers and the erosion which simultaneously grinds the insulating film around a wiring layer can be reduced, and the corner part of a groove | channel can be reduced. Formation (film formation)
The taper is formed (applied) on the overhang-shaped barrier metal film, so that the embedded shape of the wiring metal layer can be improved.
A high-performance and highly reliable wiring layer can be formed, an additional step for reducing a step caused by erosion can be omitted, and the manufacturing yield can be further increased.

【0059】(4).本発明の半導体集積回路装置によ
れば、本発明の半導体集積回路装置の製造方法を使用し
て製造していることにより、絶縁膜に形成されている配
線層用の溝にバリアメタル膜と配線用金属層とを埋め込
んでいる態様のダマシン配線層などからなる配線層とし
ているので、リソグラフィ技術と選択エッチング技術と
を使用して配線層のパターンを形成する従来の配線層の
パターンの製造工程を使用せずに、配線層としてのバリ
アメタル膜および配線用金属層を形成することができ、
配線層幅および隣接配線層間の距離が極めて小さい配線
層構造であろうとも微細加工化され、高精度な寸法精度
をもっている配線層であって、配線層の表面は、溝以外
の絶縁膜の表面と同一の平面または同一平面から0.05
μm 以内(極めて短距離のレベル)を有する半導体集積
回路装置とすることができるので、高性能でしかも高信
頼度の半導体集積回路装置とすることができる。
(4). According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, since the semiconductor integrated circuit device is manufactured using the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of the present invention, the barrier metal film and the wiring are formed in the wiring layer groove formed in the insulating film. And a conventional wiring layer pattern forming process using a lithography technique and a selective etching technique to form a wiring layer pattern. Without using, it is possible to form a barrier metal film and a wiring metal layer as a wiring layer,
Even if the wiring layer width and the distance between adjacent wiring layers are extremely small, the wiring layer is finely processed and has high dimensional accuracy, and the surface of the wiring layer is the surface of the insulating film other than the groove. From the same plane or 0.05 from the same plane
Since a semiconductor integrated circuit device having a size of μm or less (an extremely short distance level) can be obtained, a semiconductor integrated circuit device having high performance and high reliability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention;

【図5】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention;

【図6】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention;

【図7】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention;

【図8】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention;

【図9】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention;

【図10】本発明の実施の形態2である半導体集積回路
装置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention;

【図11】本発明の実施の形態2である半導体集積回路
装置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention;

【図12】本発明の実施の形態2である半導体集積回路
装置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板(基板) 2 フィールド絶縁膜 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5 絶縁膜 6 サイドウォールスペーサ 7 半導体領域 8 絶縁膜 9 プラグ 10 絶縁膜 11 溝 12 バリアメタル膜 13 配線用金属層 14 レジスト膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate (substrate) 2 Field insulating film 3 Gate insulating film 4 Gate electrode 5 Insulating film 6 Sidewall spacer 7 Semiconductor region 8 Insulating film 9 Plug 10 Insulating film 11 Groove 12 Barrier metal film 13 Wiring metal layer 14 Resist film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 英二 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 深田 晋一 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 5F033 JJ11 JJ21 MM01 MM05 MM13 NN12 PP06 PP15 QQ37 QQ48 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Eiji Sasaki 5-22-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hitachi Super LSI Systems Co., Ltd. (72) Inventor Shinichi Fukada Tokyo 6-16-16 Shinmachi, Ome-shi F-term in Hitachi, Ltd. Device Development Center 5F033 JJ11 JJ21 MM01 MM05 MM13 NN12 PP06 PP15 QQ37 QQ48

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上の絶縁膜に溝が形成されており、
前記溝に埋め込まれているバリアメタル膜と配線用金属
層からなる配線層が形成されており、前記配線層の表面
は、前記溝以外の前記絶縁膜の表面と同一の平面または
同一平面から0.05μm 以内を有することを特徴とする
半導体集積回路装置。
A groove is formed in an insulating film on a substrate,
A wiring layer composed of a barrier metal film and a wiring metal layer embedded in the groove is formed, and the surface of the wiring layer is formed on the same plane or the same plane as the surface of the insulating film other than the groove. A semiconductor integrated circuit device having a size within .05 μm.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、前記配線層は、ダマシン配線層であり、前記バリ
アメタル膜は、タンタル膜であり、前記配線用金属層
は、銅層であることを特徴とする半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said wiring layer is a damascene wiring layer, said barrier metal film is a tantalum film, and said wiring metal layer is a copper layer. A semiconductor integrated circuit device.
【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、前記配線層は、ダマシン配線層であり、前記バリ
アメタル膜は、タンタル、チタン、タングステン、モリ
ブデンまたはタンタルナイトライド、チタンナイトライ
ドなどの合金を使用した高融点金属膜であることを特徴
とする半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said wiring layer is a damascene wiring layer, and said barrier metal film is tantalum, titanium, tungsten, molybdenum or tantalum nitride, titanium nitride. And a high melting point metal film using an alloy such as an alloy.
【請求項4】 基板上の絶縁膜に溝を形成する工程と、 前記溝の側部と底部および前記絶縁膜の表面に、バリア
メタル膜を形成する工程と、 前記溝または前記溝近傍以外の領域の前記絶縁膜の表面
の前記バリアメタル膜の膜厚を薄くする工程と、 前記基板の上に、配線用金属層を堆積した後、CMP法
を使用して、前記絶縁膜上の前記バリアメタル膜および
前記配線用金属層を取り除き、前記溝に埋め込まれてい
る前記バリアメタル膜および前記配線用金属層からなる
配線層を形成する工程とを有することを特徴とする半導
体集積回路装置の製造方法。
4. A step of forming a groove in an insulating film on a substrate; a step of forming a barrier metal film on side and bottom portions of the groove and a surface of the insulating film; Reducing the thickness of the barrier metal film on the surface of the insulating film in a region; and depositing a wiring metal layer on the substrate, and then using CMP to form the barrier metal film on the insulating film. Forming a wiring layer composed of the barrier metal film and the wiring metal layer embedded in the trench by removing a metal film and the wiring metal layer, and manufacturing the semiconductor integrated circuit device. Method.
【請求項5】 基板上の絶縁膜に溝を形成する工程と、 前記溝の側部と底部および前記絶縁膜の表面に、バリア
メタル膜を形成する工程と、 前記溝または前記溝近傍以外の領域の前記絶縁膜の表面
の前記バリアメタル膜の膜厚を薄くする工程と同時また
はその工程の後の工程として、前記溝のコーナ部に形成
されているオーバーハング形状の前記バリアメタル膜の
形状に、テーパを形成する工程と、 前記基板の上に、配線用金属層を堆積した後、CMP法
を使用して、前記絶縁膜上の前記バリアメタル膜および
前記配線用金属層を取り除き、前記溝に埋め込まれてい
る前記バリアメタル膜および前記配線用金属層からなる
配線層を形成する工程とを有することを特徴とする半導
体集積回路装置の製造方法。
5. A step of forming a groove in an insulating film on a substrate; a step of forming a barrier metal film on side and bottom portions of the groove and a surface of the insulating film; As a step simultaneously with or after the step of reducing the thickness of the barrier metal film on the surface of the insulating film in the region, the shape of the overhang-shaped barrier metal film formed at the corner of the groove Forming a taper on the substrate, depositing a wiring metal layer on the substrate, and removing the barrier metal film and the wiring metal layer on the insulating film using a CMP method; Forming a wiring layer made of the barrier metal film and the wiring metal layer embedded in the trench.
【請求項6】 請求項4または5記載の半導体集積回路
装置の製造方法であって、前記溝または前記溝近傍以外
の領域の前記絶縁膜の表面の前記バリアメタル膜の膜厚
を薄くする工程において、前記溝または前記溝近傍以外
の領域の前記絶縁膜の表面の前記バリアメタル膜の膜厚
を10nm以下としていることを特徴とする半導体集積回
路装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein the thickness of the barrier metal film on the surface of the insulating film in a region other than the groove or the vicinity of the groove is reduced. 3. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a thickness of the barrier metal film on a surface of the insulating film in a region other than the groove or the vicinity of the groove is 10 nm or less.
【請求項7】 請求項4〜6のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記溝以外の領
域の前記絶縁膜の表面の前記バリアメタル膜の膜厚を薄
くする工程は、CMP法を使用した工程としていること
を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein a thickness of said barrier metal film on a surface of said insulating film in a region other than said groove is reduced. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the step of performing is a step using a CMP method.
【請求項8】 請求項4〜6のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記溝または前
記溝近傍以外の領域の前記絶縁膜の表面の前記バリアメ
タル膜の膜厚を薄くする工程は、前記溝の上または前記
溝および前記溝近傍の前記絶縁膜の上に、レジスト膜を
塗布した後、前記レジスト膜をマスクとして使用して、
前記溝または前記溝近傍以外の領域の前記絶縁膜の表面
の前記バリアメタル膜のエッチングを行う工程としてい
ることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein said barrier metal film is formed on a surface of said insulating film in a region other than said groove or a region near said groove. The step of reducing the thickness, after applying a resist film on the groove or on the insulating film near the groove and the groove, using the resist film as a mask,
A step of etching the barrier metal film on the surface of the insulating film in the groove or in a region other than the vicinity of the groove.
【請求項9】 請求項4〜8のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記配線層は、
ダマシン配線層とし、前記バリアメタル膜は、タンタル
膜とし、前記配線用金属層は、銅層としていることを特
徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein said wiring layer comprises:
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein a damascene wiring layer is used, the barrier metal film is a tantalum film, and the wiring metal layer is a copper layer.
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