JP2000174019A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JP2000174019A
JP2000174019A JP10342080A JP34208098A JP2000174019A JP 2000174019 A JP2000174019 A JP 2000174019A JP 10342080 A JP10342080 A JP 10342080A JP 34208098 A JP34208098 A JP 34208098A JP 2000174019 A JP2000174019 A JP 2000174019A
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JP
Japan
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insulating layer
film
opening
layer
semiconductor device
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JP10342080A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoko Katayama
倫子 片山
Shunichi Fukuyama
俊一 福山
Yoshihiro Nakada
義弘 中田
Jo Yamaguchi
城 山口
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable further higher integration and higher-speed by using wiring composed of Cu. SOLUTION: This device has an opening 32 formed on an underlying substrate 10, an insulating barrier layer 34 for prevention of Cu diffusion, and an electrically conductive layer 36 comprising a Cu layer formed inside the opening 32, wherein the insulating barrier layer 34 is either of a silicon base insulating layer containing carbon and fluorine, an organic film, or a C-axis-oriented BN(boron nitride) film.

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、半導体装置及びそ
の製造方法に係り、特にCu層より成る配線を用いた半
導体装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device using a wiring made of a Cu layer and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体装置の高集積化にはめざま
しいものがあるが、電子機器の情報処理量の増大等に伴
い半導体装置の更なる高集積化が求められている。そし
て半導体装置の高集積化に伴い、半導体装置の内部の素
子間を接続する配線の幅も狭くなってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a remarkable increase in the degree of integration of a semiconductor device. However, as the amount of information processing of electronic devices has increased, further higher integration of a semiconductor device has been required. With the increase in the degree of integration of semiconductor devices, the width of wiring connecting elements inside the semiconductor device has also been reduced.

【0003】しかし、単に配線の幅を狭くしていくと、
配線の抵抗値が上昇してしまい、これにより信号の遅延
時間の増大を招いてしまう。そこで、従来から広く配線
材料として用いられてきたアルミニウムを用いることな
く、アルミニウムより抵抗率が低い銅を配線の材料とし
て用いることが提案されている。アルミニウムの抵抗率
が3〜3.5μΩ・cmであるのに対し、銅の抵抗率は
1.7μΩ・cm程度と低いので、銅を用いて配線を形
成することにより配線の抵抗値を大幅に小さくすること
が可能となる。
However, when the width of the wiring is simply reduced,
The resistance value of the wiring increases, which causes an increase in signal delay time. Therefore, it has been proposed to use copper having a lower resistivity than aluminum as a wiring material without using aluminum which has been widely used as a wiring material. Aluminum has a resistivity of 3 to 3.5 μΩ · cm, whereas copper has a resistivity as low as about 1.7 μΩ · cm. Therefore, by forming wiring using copper, the resistance value of the wiring can be significantly increased. It is possible to reduce the size.

【0004】銅はフッ化物などにしても気化しにくい金
属であるため、エッチングによりパターニングするのは
困難である。そこで、C.W.Kaantaらが、ダマシン法と呼
ばれる方法を提案し、Cu配線の加工性を解決する方法
として製品に適用されつつある。従来の半導体装置の製
造方法を図14を用いて説明する。図14は、従来の半
導体装置の製造方法を示す断面図である。
[0004] Since copper is a metal which is difficult to vaporize even if it is a fluoride, it is difficult to pattern it by etching. Therefore, CWKaanta et al. Have proposed a method called a damascene method and are being applied to products as a method for solving the workability of Cu wiring. A conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【0005】まず、図14に示すように、シリコン基板
110上に、素子領域を画定する素子分離膜112を形
成し、素子分離膜112により画定された素子領域に、
側面にサイドウォール絶縁膜114が形成されたゲート
電極116とソース/ドレイン拡散層118a、118
bとを有するトランジスタを形成する。次に、全面に層
間絶縁膜120とストッパ膜121を形成し、ソース/
ドレイン拡散層118bに達するコンタクトホール12
2を形成する。
First, as shown in FIG. 14, an element isolation film 112 for defining an element region is formed on a silicon substrate 110, and the element region defined by the element isolation film 112 is
Gate electrode 116 having side wall insulating film 114 formed on side surfaces and source / drain diffusion layers 118a, 118
b is formed. Next, an interlayer insulating film 120 and a stopper film 121 are formed on the entire surface.
Contact hole 12 reaching drain diffusion layer 118b
Form 2

【0006】次に、コンタクトホール122内に、バリ
ア層124及び導体プラグ126を形成する。次に、全
面に、層間絶縁膜130を形成し、ストッパ膜121を
エッチングストッパとして層間絶縁膜130をエッチン
グし、これにより、配線136を埋め込むための溝13
2を形成する。
Next, a barrier layer 124 and a conductor plug 126 are formed in the contact hole 122. Next, an interlayer insulating film 130 is formed on the entire surface, and the interlayer insulating film 130 is etched using the stopper film 121 as an etching stopper, whereby the trench 13 for embedding the wiring 136 is formed.
Form 2

【0007】次に、全面に、TiN膜又はTaN膜を形
成し、この後、全面にCu層を形成する。次に、CMP
法により、層間絶縁膜130の表面が露出するまでCu
膜とTiN膜又はTaN膜とを研磨し、これにより、溝
内に、TiN膜又はTaN膜より成るバリア層134と
Cu層より成る配線136とを形成する。なお、バリア
層134は、配線136のCuがデバイス中に拡散して
しまうのを防止するためのものである。
Next, a TiN film or a TaN film is formed on the entire surface, and thereafter, a Cu layer is formed on the entire surface. Next, CMP
Until the surface of the interlayer insulating film 130 is exposed,
The film and the TiN film or the TaN film are polished, whereby the barrier layer 134 made of the TiN film or the TaN film and the wiring 136 made of the Cu layer are formed in the groove. Note that the barrier layer 134 is for preventing Cu of the wiring 136 from diffusing into the device.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バリア
層134としてTiN膜を用いた場合には、密着性のよ
いTiN膜を形成することが困難であった。また、半導
体装置の高集積化に伴い溝の幅を狭くする場合には、C
u層より成る配線の断面積が小さくなってしまうのを防
止するためにバリア層を薄く形成する必要があるが、T
iN膜より成るバリア層を薄く形成した場合には、Ti
N膜がCuに対するバリアとして十分に機能せず、デバ
イス中へのCuの拡散を十分に防止することができなか
った。
However, when a TiN film is used as the barrier layer 134, it has been difficult to form a TiN film having good adhesion. In the case where the width of the groove is reduced in accordance with high integration of the semiconductor device, C
It is necessary to form the barrier layer thin in order to prevent the cross-sectional area of the wiring composed of the u layer from being reduced.
When a thin barrier layer made of an iN film is formed, Ti
The N film did not sufficiently function as a barrier against Cu, and could not sufficiently prevent the diffusion of Cu into the device.

【0009】また、バリア層134としてTaN膜を用
いた場合には、TaN膜はCMP法により研磨するのが
困難であるため、研磨工程に長時間を要していた。ま
た、TaN膜は電気抵抗が高いため、バリア層が厚く、
バリア層の断面積が配線の断面積に対して大きな割合を
占める場合には、信号の伝播遅延時間が遅くなってしま
っていた。
Further, when a TaN film is used as the barrier layer 134, it is difficult to polish the TaN film by the CMP method, so that a long time is required for the polishing step. In addition, since the TaN film has a high electric resistance, the barrier layer is thick,
If the cross-sectional area of the barrier layer occupies a large proportion of the cross-sectional area of the wiring, the signal propagation delay time has been delayed.

【0010】本発明の目的は、Cu層より成る配線を用
いて更なる高集積化及び高速化を実現しうる半導体装置
及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 device capable of realizing higher integration and higher speed by using a wiring made of a Cu layer, and a method of manufacturing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的は、下地基板上
に形成され、開口部を有し、Cuの拡散を防止するバリ
ア絶縁層と、前記開口部内に形成されたCu層より成る
導電層とを有し、前記バリア絶縁層は、炭素とフッ素と
を含むシリコン系絶縁層、有機膜、又はC軸方向に配向
されたBN膜のいずれかであることを特徴とする半導体
装置により達成される。これにより、Cuの拡散を防止
することができ、また誘電率も低いバリア絶縁層の開口
部にCu層より成る配線等が形成されているので、集積
度が高く、動作速度の速い半導体装置を提供することが
できる。
An object of the present invention is to provide a barrier insulating layer formed on a base substrate and having an opening to prevent diffusion of Cu, and a conductive layer comprising a Cu layer formed in the opening. Wherein the barrier insulating layer is a silicon-based insulating layer containing carbon and fluorine, an organic film, or a BN film oriented in the C-axis direction. You. Thus, diffusion of Cu can be prevented, and since a wiring or the like made of a Cu layer is formed in the opening of the barrier insulating layer having a low dielectric constant, a semiconductor device with a high degree of integration and a high operating speed can be realized. Can be provided.

【0012】また、上記目的は、下地基板上に形成さ
れ、開口部を有する絶縁層と、前記開口部内の側面に形
成された、Cuの拡散を防止するバリア絶縁層と、前記
バリア絶縁層が形成された前記開口部内に形成された、
Cu層より成る導電層とを有し、前記バリア絶縁層は、
炭素とフッ素とを含むシリコン系絶縁層、有機膜、又は
C軸方向に配向されたBN膜のいずれかであることを特
徴とする半導体装置により達成される。これにより、薄
くても十分にCuの拡散を防止することができ、また、
誘電率も低いバリア絶縁層が開口部内の側面に形成され
ているので、Cu層より成る配線を用いて集積度が高
く、動作速度の速い半導体装置を提供することができ
る。
[0012] Further, the object is to provide an insulating layer formed on a base substrate and having an opening, a barrier insulating layer formed on a side surface in the opening to prevent diffusion of Cu, Formed in the formed opening,
A conductive layer made of a Cu layer, wherein the barrier insulating layer comprises:
This is achieved by a semiconductor device characterized by being a silicon-based insulating layer containing carbon and fluorine, an organic film, or a BN film oriented in the C-axis direction. Thereby, diffusion of Cu can be sufficiently prevented even if it is thin, and
Since the barrier insulating layer having a low dielectric constant is formed on the side surface in the opening, a semiconductor device with a high degree of integration and a high operation speed can be provided by using a wiring made of a Cu layer.

【0013】また、上記目的は、下地基板上に形成さ
れ、第1の開口部を有し、Cuの拡散を防止する第1の
バリア絶縁層と、前記第1のバリア絶縁層上に形成さ
れ、第2の開口部を有し、Cuの拡散を防止する第2の
バリア絶縁層と、前記第1の開口部及び前記第2の開口
部内に形成された同一のCu層より成る導電層とを有
し、前記第1のバリア絶縁層及び/又は前記第2のバリ
ア絶縁層は、炭素とフッ素とを含むシリコン系絶縁層、
有機膜、又はC軸方向に配向されたBN膜のいずれかで
あることを特徴とする半導体装置により達成される。こ
れにより、Cuの拡散を防止することができ、また誘電
率も低いバリア絶縁層の開口部にCu層より成る配線等
が形成されているので、集積度が高く、動作速度の速い
半導体装置を提供することができる。しかも、第1の開
口部内及び第2の開口部内に、同一のCu層より成る導
電層が形成されているので、簡便な工程で製造すること
ができる。
[0013] Further, the object is to form a first barrier insulating layer formed on a base substrate, having a first opening, for preventing diffusion of Cu, and formed on the first barrier insulating layer. A second barrier insulating layer having a second opening to prevent diffusion of Cu, and a conductive layer comprising the same Cu layer formed in the first opening and the second opening. Wherein the first barrier insulating layer and / or the second barrier insulating layer is a silicon-based insulating layer containing carbon and fluorine,
This is achieved by a semiconductor device characterized by being either an organic film or a BN film oriented in the C-axis direction. Thus, diffusion of Cu can be prevented, and since a wiring or the like made of a Cu layer is formed in the opening of the barrier insulating layer having a low dielectric constant, a semiconductor device with a high degree of integration and a high operating speed can be realized. Can be provided. In addition, since the same conductive layer made of the same Cu layer is formed in the first opening and the second opening, it can be manufactured by simple steps.

【0014】また、上記目的は、下地基板上に形成さ
れ、第1の開口部を有する第1の絶縁層と、前記第1の
絶縁層上に形成され、第2の開口部を有する第2の絶縁
層と、前記第1の開口部内の側面及び前記第2の開口部
内の側面に形成された、Cuの拡散を防止するバリア絶
縁層と、前記バリア絶縁層が形成された前記第1の開口
部内及び前記第2の開口部内に形成された、同一のCu
層より成る導電層と、前記第1の開口部が形成された領
域を除く領域の前記第2の開口部の下面に形成され、前
記第2の絶縁層とエッチング特性が異なり、Cuの拡散
を防止する第3の絶縁層とを有し、前記バリア絶縁層
は、炭素とフッ素とを含むシリコン系絶縁層、有機膜、
又はC軸方向に配向されたBN膜のいずれかであること
を特徴とする半導体装置により達成される。これによ
り、薄くても十分にCuの拡散を防止することができ、
また、誘電率も低いバリア絶縁層が第1の開口部内の側
面及び第2の開口部内の側面に形成されているので、C
u層より成る配線を用いて集積度が高く、動作速度の速
い半導体装置を提供することができる。しかも、第1の
開口部内及び第2の開口部内に、同一のCu層より成る
導電層が形成されているので、簡便な工程で製造するこ
とができる。
The above object is also achieved by a first insulating layer formed on a base substrate and having a first opening, and a second insulating layer formed on the first insulating layer and having a second opening. An insulating layer, a barrier insulating layer formed on the side surface in the first opening and the side surface in the second opening for preventing diffusion of Cu, and the first insulating film on which the barrier insulating layer is formed. The same Cu formed in the opening and in the second opening
A conductive layer formed of a layer and a lower surface of the second opening in a region excluding a region in which the first opening is formed; the etching characteristic is different from that of the second insulating layer; A barrier insulating layer, wherein the barrier insulating layer includes a silicon-based insulating layer containing carbon and fluorine, an organic film,
Or a BN film oriented in the C-axis direction. Thereby, diffusion of Cu can be sufficiently prevented even if it is thin,
Further, since the barrier insulating layer having a low dielectric constant is formed on the side surface inside the first opening and the side surface inside the second opening,
A semiconductor device with a high degree of integration and a high operation speed can be provided by using a wiring formed of a u-layer. In addition, since the same conductive layer made of the same Cu layer is formed in the first opening and the second opening, it can be manufactured by simple steps.

【0015】また、上記目的は、下地基板上に、Cuの
拡散を防止するバリア絶縁層を形成する工程と、前記バ
リア絶縁層に開口部を形成する工程と、前記開口部内に
Cu層より成る導電層を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法により達成される。こ
れにより、Cuの拡散を防止することができ、また誘電
率も低いバリア絶縁層の開口部にCu層より成る配線等
を形成するので、集積度が高く、動作速度の速い半導体
装置を製造することができる。
[0015] Further, the object is to form a barrier insulating layer for preventing diffusion of Cu on a base substrate, a step of forming an opening in the barrier insulating layer, and a step of forming a Cu layer in the opening. And a step of forming a conductive layer. Thereby, diffusion of Cu can be prevented, and since a wiring or the like made of a Cu layer is formed in the opening of the barrier insulating layer having a low dielectric constant, a semiconductor device with a high degree of integration and a high operation speed is manufactured. be able to.

【0016】また、上記目的は、下地基板上に、絶縁層
を形成する工程と、前記絶縁層に開口部を形成する工程
と、前記開口部内の側面に、Cuの拡散を防止するバリ
ア絶縁層を形成する工程と、前記バリア絶縁層が形成さ
れた前記開口部内に、Cu層より成る導電層を形成する
工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法
により達成される。これにより、薄くても十分にCuの
拡散を防止することができ、また、誘電率も低いバリア
絶縁層を開口部内の側面に形成するので、Cu層より成
る配線を用いて集積度が高く、動作速度の速い半導体装
置を製造することができる。
The object of the present invention is to form an insulating layer on a base substrate, to form an opening in the insulating layer, and to form a barrier insulating layer on a side surface in the opening to prevent the diffusion of Cu. And a step of forming a conductive layer made of a Cu layer in the opening in which the barrier insulating layer is formed. Thereby, the diffusion of Cu can be sufficiently prevented even if it is thin, and the barrier insulating layer having a low dielectric constant is formed on the side surface in the opening, so that the integration degree is high by using the wiring made of the Cu layer, A semiconductor device with a high operation speed can be manufactured.

【0017】また、上記目的は、下地基板上に、Cuの
拡散を防止する第1のバリア絶縁層を形成する工程と、
前記第1のバリア絶縁層上に、Cuの拡散を防止する第
2のバリア絶縁層を形成する工程と、前記第1のバリア
絶縁層に第1の開口部を形成し、前記第2のバリア絶縁
層に第2の開口部を形成する工程と、前記第1の開口部
内及び前記第2の開口部内に、同一のCu層より成る導
電層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法により達成される。これにより、Cuの
拡散を防止することができ、また誘電率も低いバリア絶
縁層の開口部にCu層より成る配線等を形成するので、
集積度が高く、動作速度の速い半導体装置を製造するこ
とができる。しかも、第1の開口部内及び第2の開口部
内に、同一のCu層より成る導電層を形成するので、簡
便な工程で半導体装置を製造することができる。
Further, the above object is to form a first barrier insulating layer for preventing diffusion of Cu on a base substrate;
Forming a second barrier insulating layer for preventing diffusion of Cu on the first barrier insulating layer; forming a first opening in the first barrier insulating layer; A semiconductor comprising: a step of forming a second opening in an insulating layer; and a step of forming a conductive layer made of the same Cu layer in the first opening and the second opening. This is achieved by a method of manufacturing a device. As a result, diffusion of Cu can be prevented, and a wiring or the like made of a Cu layer is formed in the opening of the barrier insulating layer having a low dielectric constant.
A semiconductor device with high integration and high operation speed can be manufactured. In addition, since the conductive layers made of the same Cu layer are formed in the first opening and the second opening, the semiconductor device can be manufactured by simple steps.

【0018】また、上記目的は、下地基板上に、第1の
絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層上に、Cu
の拡散を防止する第2の絶縁層を形成する工程と、前記
第2の絶縁層上に、前記第2の絶縁層とエッチング特性
が異なる第3の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶
縁層及び前記第2の絶縁層に第1の開口部を形成し、前
記第3の絶縁層に第2の開口部を形成する工程と、前記
第1の開口部内の側面及び前記第2の開口部内の側面
に、Cuの拡散を防止するバリア絶縁層を形成する工程
と、前記バリア絶縁層が形成された前記第1の開口部内
及び前記第2の開口部内に、同一のCu層より成る導電
層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法により達成される。これにより、薄くても
十分にCuの拡散を防止することができ、また、誘電率
も低いバリア絶縁層を第1の開口部内の側面及び第2の
開口部内の側面に形成するので、Cu層より成る配線を
用いて集積度が高く、動作速度の速い半導体装置を製造
することができる。しかも、第1の開口部内及び第2の
開口部内に、同一のCu層より成る導電層を形成するの
で、簡便な工程で半導体装置を製造することができる。
Further, the above object is to form a first insulating layer on a base substrate, and to form a first insulating layer on the first insulating layer.
Forming a second insulating layer for preventing the diffusion of the second insulating layer, forming a third insulating layer having a different etching characteristic from the second insulating layer on the second insulating layer, Forming a first opening in the insulating layer and the second insulating layer, and forming a second opening in the third insulating layer; and forming a side surface in the first opening and the second Forming a barrier insulating layer for preventing diffusion of Cu on the side surface in the opening of the first opening and the second opening in which the barrier insulating layer is formed; And a step of forming a conductive layer made of the semiconductor device. Thereby, the diffusion of Cu can be sufficiently prevented even if it is thin, and a barrier insulating layer having a low dielectric constant is formed on the side surface in the first opening and the side surface in the second opening. A semiconductor device with a high degree of integration and a high operation speed can be manufactured by using the wiring composed of the above. In addition, since the conductive layers made of the same Cu layer are formed in the first opening and the second opening, the semiconductor device can be manufactured by simple steps.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】[第1実施形態]本発明の第1実
施形態による半導体装置及びその製造方法を図1を用い
て説明する。図1は、本実施形態による半導体装置を示
す断面図である。図2乃至図4は、本実施形態による半
導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
[First Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a first embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. 2 to 4 are process cross-sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

【0020】(半導体装置)まず、本実施形態による半
導体装置を図1を用いて説明する。図1に示すように、
シリコン基板10には、素子領域を画定する素子分離膜
12が形成されている。素子分離膜12により画定され
た素子領域には、側面にサイドウォール絶縁膜14が形
成されたゲート電極16とソース/ドレイン拡散層18
a、18bとを有するトランジスタが形成されている。
(Semiconductor Device) First, the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. As shown in FIG.
An element isolation film 12 that defines an element region is formed on the silicon substrate 10. In the element region defined by the element isolation film 12, a gate electrode 16 having a sidewall insulating film 14 formed on a side surface and a source / drain diffusion layer 18
a and 18b are formed.

【0021】トランジスタが形成されたシリコン基板1
0上の全面には、シリコン酸化膜より成る層間絶縁膜2
0が形成されており、層間絶縁膜20上には、膜厚0.
1μmのSiN膜より成るストッパ膜21が形成されて
いる。層間絶縁膜20及びストッパ膜21には、トラン
ジスタのソース/ドレイン拡散層18bに達するコンタ
クトホール22が形成されている。コンタクトホール2
2内にはTiN膜より成るバリア層24が形成されてお
り、バリア層24が形成されたコンタクトホール22内
にはタングステン層より成る導体プラグ26が形成され
ている。
Silicon substrate 1 on which transistors are formed
, An interlayer insulating film 2 made of a silicon oxide film
0 is formed on the interlayer insulating film 20.
A stopper film 21 made of a 1 μm SiN film is formed. A contact hole 22 reaching the source / drain diffusion layer 18b of the transistor is formed in the interlayer insulating film 20 and the stopper film 21. Contact hole 2
2, a barrier layer 24 made of a TiN film is formed, and a conductor plug 26 made of a tungsten layer is formed in the contact hole 22 where the barrier layer 24 is formed.

【0022】更に全面に、膜厚0.6μmの水素シルセ
スキオキサン膜(Hydrogen SilsesQuioxsane、以下HS
Q膜という)より成る層間絶縁膜30が形成されてい
る。層間絶縁膜30には、導体プラグ26及びストッパ
膜21に達する溝32が形成されている。溝32内の側
面には、膜厚30nmのBN(Boron Nitride)膜より
成るバリア絶縁層34が形成されている。本実施形態に
よる半導体装置は、従来は導電膜であったバリア層に代
えて、絶縁膜であるBN膜より成るバリア絶縁層が用い
られていることに主な特徴がある。BN層は極めて薄い
膜厚、例えば30nm程度でも十分にCuの拡散を防止
することができるので、半導体装置の高集積化に伴い溝
の幅が狭くなった場合であっても、十分な配線の幅を確
保することができる。また、BN膜は誘電率が低いの
で、配線において信号伝播速度が遅くなってしまうのを
抑制することができる。なお、バリア絶縁層34として
用いられているBN膜はC軸に配向するように形成され
ている。BN膜がC軸に配向しているので、誘電率を低
く抑えることができる。
Further, a 0.6 μm-thick hydrogen silsesquioxane film (hereinafter referred to as HS) is formed on the entire surface.
(Referred to as a Q film). A groove 32 reaching the conductor plug 26 and the stopper film 21 is formed in the interlayer insulating film 30. A barrier insulating layer 34 made of a BN (Boron Nitride) film having a thickness of 30 nm is formed on a side surface in the groove 32. The main feature of the semiconductor device according to the present embodiment is that a barrier insulating layer made of a BN film, which is an insulating film, is used instead of the barrier layer which has been a conductive film in the past. Since the BN layer can sufficiently prevent the diffusion of Cu even with an extremely thin film thickness, for example, about 30 nm, even if the width of the groove is narrowed due to the high integration of the semiconductor device, a sufficient wiring width can be obtained. The width can be secured. Further, since the BN film has a low dielectric constant, it is possible to suppress the signal propagation speed from being reduced in the wiring. The BN film used as the barrier insulating layer 34 is formed so as to be oriented in the C axis. Since the BN film is oriented along the C axis, the dielectric constant can be kept low.

【0023】バリア絶縁層34が形成された溝32内に
はCuより成る配線36が形成されている。溝32内の
側面にCuの拡散を防止するバリア絶縁層34が形成さ
れており、また、ストッパ膜21として用いられている
SiN膜はCuの拡散を防止する機能を有するので、配
線36のCuがデバイス中に拡散することが防止され
る。
An interconnect 36 made of Cu is formed in the groove 32 in which the barrier insulating layer 34 is formed. A barrier insulating layer 34 for preventing the diffusion of Cu is formed on the side surface in the groove 32. The SiN film used as the stopper film 21 has a function for preventing the diffusion of Cu. Is prevented from diffusing into the device.

【0024】このように本実施形態によれば、薄く形成
した場合であっても十分にCuの拡散を防止することが
できるBN膜がバリア絶縁層として用いられており、し
かも、かかるBN膜は誘電率も低いため、集積度が高
く、動作速度の速い半導体装置を提供することができ
る。 (電気的特性)次に、本実施形態による半導体装置の電
気的特性について説明する。
As described above, according to the present embodiment, the BN film that can sufficiently prevent the diffusion of Cu is used as the barrier insulating layer even when formed thinly. Since the dielectric constant is low, a semiconductor device with high integration and high operation speed can be provided. (Electrical Characteristics) Next, the electrical characteristics of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained.

【0025】本実施形態による半導体装置の電気的特性
の評価は、上記の半導体装置に400℃の熱処理を行
い、熱処理前後のリーク電流の変化を測定することによ
り行った。この結果、本実施形態による半導体装置はリ
ーク電流の変化は特になく、良好な電気的特性を示し
た。
The evaluation of the electrical characteristics of the semiconductor device according to the present embodiment was performed by subjecting the above-described semiconductor device to a heat treatment at 400 ° C. and measuring the change in the leak current before and after the heat treatment. As a result, the semiconductor device according to the present embodiment showed no particular change in the leak current, and exhibited good electrical characteristics.

【0026】(半導体装置の製造方法)次に、本実施形
態による半導体装置の製造方法を図2乃至図4を用いて
説明する。まず、図2(a)に示すように、LOCOS
(LOCal Oxidation of Silicon)法により、シリコン基
板10の表面に素子領域を画定する素子分離膜12を形
成する。
(The Method for Fabricating the Semiconductor Device) Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. First, as shown in FIG.
An element isolation film 12 for defining an element region is formed on the surface of the silicon substrate 10 by a (LOCal Oxidation of Silicon) method.

【0027】次に、素子領域に、側面にサイドウォール
絶縁膜14が形成されたゲート電極16と、ソース/ド
レイン拡散層18a、18bとを有するトランジスタを
形成する。次に、全面に、プラズマCVD(plasma-enh
anced Chemical Vapor Deposition)法により、膜厚
1.5μmのシリコン酸化膜より成る層間絶縁膜20を
形成する。成膜条件は、例えば、基板温度を350℃、
成膜室内の圧力を3.0Torr、屈折率を1.49±
0.02、RFパワーを300W、電極間隔を400m
ils、SiH4ガス流量を40sccm、N2Oガス流
量を400sccm、N2ガス流量を2000scc
m、成長速度を560nm±50nmとすることができ
る。なお、1milは、1/1000inchである。
Next, a transistor having a gate electrode 16 having a sidewall insulating film 14 formed on a side surface and source / drain diffusion layers 18a and 18b is formed in the element region. Next, plasma CVD (plasma-enh
An interlayer insulating film 20 made of a silicon oxide film having a film thickness of 1.5 μm is formed by an advanced chemical vapor deposition method. The deposition conditions are, for example, a substrate temperature of 350 ° C.
The pressure in the film forming chamber is 3.0 Torr and the refractive index is 1.49 ±
0.02, RF power 300W, electrode spacing 400m
il, SiH 4 gas flow rate is 40 sccm, N 2 O gas flow rate is 400 sccm, N 2 gas flow rate is 2,000 sccc
m, the growth rate can be 560 nm ± 50 nm. One mil is 1/1000 inch.

【0028】次に、CMP法により、シリコン酸化膜2
0の表面を平坦化する(図2(b)参照)。次に、全面
に、プラズマCVD法により、膜厚0.1μmのSiN
膜より成るストッパ膜21を形成する。成膜条件は、例
えば、基板温度を400℃、成膜室内の圧力を4.85
Torr、屈折率を1.92±0.05、RFパワーを
375W、電極間隔を600mils、SiH4ガスの
流量を100sccm、NH3ガスの流量を75scc
m、N2ガスの流量を1600sccm、成長速度を5
00nm±50nmとすることができる。
Next, the silicon oxide film 2 is formed by the CMP method.
0 is flattened (see FIG. 2B). Next, a 0.1 μm-thick SiN film was formed on the entire surface by plasma CVD.
A stopper film 21 made of a film is formed. The deposition conditions are, for example, a substrate temperature of 400 ° C. and a pressure in the deposition chamber of 4.85.
Torr, refractive index 1.92 ± 0.05, RF power 375 W, electrode spacing 600 mils, SiH 4 gas flow rate 100 sccm, NH 3 gas flow rate 75 scc
m, the flow rate of N 2 gas is 1600 sccm, and the growth rate is 5
00 nm ± 50 nm.

【0029】次に、ソース/ドレイン拡散層に達するコ
ンタクトホール22を形成する(図2(c)参照)。次
に、全面に、CVD法により、TiN膜、タングステン
膜を順に形成する。次に、CMP法により、層間絶縁膜
20の表面が露出するまで研磨し、これにより、コンタ
クトホール22内にTiN膜より成るバリア層24、及
びタングステン膜より成る導体プラグ26を形成する
(図3(a)参照)。
Next, a contact hole 22 reaching the source / drain diffusion layer is formed (see FIG. 2C). Next, a TiN film and a tungsten film are sequentially formed on the entire surface by the CVD method. Next, polishing is performed by a CMP method until the surface of the interlayer insulating film 20 is exposed, thereby forming a barrier layer 24 made of a TiN film and a conductor plug 26 made of a tungsten film in the contact hole 22 (FIG. 3). (A)).

【0030】次に、全面に、膜厚0.6μmの水素シル
セスキオキサン膜より成る層間絶縁膜30を形成する
(図3(b)参照)。層間絶縁膜30は、スピンコート
法により成膜し、この後、熱処理を行うことにより形成
することができる。スピンコートの条件は、例えば30
00rpm、30秒とすることができる。熱処理条件
は、例えば、O2濃度50ppm以下の雰囲気中、40
0℃、30分とすることができる。
Next, an interlayer insulating film 30 made of a hydrogen silsesquioxane film having a thickness of 0.6 μm is formed on the entire surface (see FIG. 3B). The interlayer insulating film 30 can be formed by forming a film by a spin coating method and then performing a heat treatment. Spin coating conditions are, for example, 30
00 rpm for 30 seconds. The heat treatment conditions are, for example, 40 atmospheres or less in an O 2 concentration of 50 ppm or less.
0 ° C. for 30 minutes.

【0031】次に、ストッパ膜21をエッチングストッ
パとして層間絶縁膜30をパターニングし、配線36を
埋め込むための溝32を形成する(図3(c)参照)。
次に、全面に、プラズマCVD法により、膜厚30nm
のBN膜33を形成する(図4(a)参照)。成膜条件
は、例えば、BCl3ガスとNH3ガスとの流量比を1:
20、基板温度を450℃、成膜室内の圧力を常圧(7
60Torr)、屈折率を1.78とすることができ
る。なお、BN膜はC軸配向するように形成することが
望ましい。BN膜をC軸配向するように形成することに
より、誘電率を低くすることができる。
Next, the interlayer insulating film 30 is patterned by using the stopper film 21 as an etching stopper to form a groove 32 for embedding the wiring 36 (see FIG. 3C).
Next, a film thickness of 30 nm is formed on the entire surface by a plasma CVD method.
Is formed (see FIG. 4A). The film forming conditions include, for example, a flow ratio of BCl 3 gas to NH 3 gas of 1:
20, the substrate temperature was 450 ° C., and the pressure in the deposition chamber was normal pressure (7
60 Torr) and the refractive index can be 1.78. Note that the BN film is preferably formed so as to be C-axis oriented. By forming the BN film so as to be oriented along the C axis, the dielectric constant can be reduced.

【0032】次に、異方性エッチングにより、溝32内
の側面を除く領域のBN膜33をエッチングする。これ
により、溝32内の側面にBN膜33より成るバリア絶
縁層34が形成されることとなる(図4(b)参照)。
次に、全面に、スパッタ法により膜厚50nmのCu層
より成るシード層を形成し、この後、メッキ法により膜
厚1μmのCu層を形成する。
Next, the BN film 33 in a region excluding the side surface in the groove 32 is etched by anisotropic etching. Thus, the barrier insulating layer 34 made of the BN film 33 is formed on the side surface in the groove 32 (see FIG. 4B).
Next, a seed layer made of a Cu layer having a thickness of 50 nm is formed on the entire surface by a sputtering method, and thereafter, a Cu layer having a thickness of 1 μm is formed by a plating method.

【0033】次に、CMP法により、層間絶縁膜30の
表面が露出するまで研磨し、これにより、溝32内にC
u層より成る配線36を形成する(図4(c)参照)。
このようにして本実施形態による半導体装置を製造する
ことができる。なお、この後、更に上記と同様の工程に
より層間絶縁膜や配線等を形成することにより、多層配
線を有する半導体装置を製造することも可能である。
Next, polishing is performed by a CMP method until the surface of the interlayer insulating film 30 is exposed.
The wiring 36 made of the u layer is formed (see FIG. 4C).
Thus, the semiconductor device according to the present embodiment can be manufactured. After that, a semiconductor device having a multilayer wiring can be manufactured by further forming an interlayer insulating film, a wiring, and the like in the same steps as described above.

【0034】[第2実施形態]本発明の第2実施形態に
よる半導体装置及びその製造方法を図5及び図6を用い
て説明する。図5は、本実施形態による半導体装置を示
す断面図である。図6は、本実施形態による半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。図1乃至図4に示
す第1実施形態による半導体装置及びその製造方法と同
一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略また
は簡潔にする。
[Second Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. FIG. 5 is a sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 6 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. The same components as those of the semiconductor device according to the first embodiment and the method for fabricating the same shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

【0035】図5に示すように、本実施形態による半導
体装置は、バリア絶縁層として膜厚10nmのSi系の
CF膜が用いられている他は、図1に示す第1実施形態
による半導体装置と同様である。Si系のCF膜とは、
炭素とフッ素と酸素とを含むシリコン系の膜であり、そ
の形成方法については後述する。
As shown in FIG. 5, a semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 1 is different from the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. Is the same as What is a Si-based CF film?
It is a silicon-based film containing carbon, fluorine, and oxygen, and a formation method thereof will be described later.

【0036】Si系のCF膜より成るバリア絶縁層34
aは、極めて薄い膜厚、例えば10nm程度でも十分に
配線のCuのデバイス中への拡散を防止することができ
る。これにより、半導体装置の高集積化に伴い溝の幅が
狭くなった場合であっても、十分な配線36の幅を確保
することが可能となる。また、Si系のCF膜は誘電率
が低いので、配線36における信号の伝播速度が低下す
るのを抑制することができる。
Barrier insulating layer 34 made of a Si-based CF film
“a” can sufficiently prevent the diffusion of Cu in the wiring into the device even with an extremely thin film thickness, for example, about 10 nm. Thereby, even when the width of the groove is reduced due to the high integration of the semiconductor device, it is possible to secure a sufficient width of the wiring 36. Further, since the Si-based CF film has a low dielectric constant, it is possible to suppress a reduction in signal propagation speed in the wiring 36.

【0037】このように、本実施形態によれば、バリア
絶縁層34aとしてSi系のCF膜が用いられているの
で、薄くても十分にCuの拡散を防止することができる
バリア絶縁層34aを形成することができ、また、高い
密着性でバリア絶縁層34aを形成することができる。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図6を
用いて説明する。
As described above, according to the present embodiment, since the Si-based CF film is used as the barrier insulating layer 34a, the barrier insulating layer 34a which can sufficiently prevent the diffusion of Cu even if it is thin. The barrier insulating layer 34a can be formed with high adhesion.
Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

【0038】まず、本実施形態による半導体装置の製造
方法は、溝32を形成する工程までは図2(a)乃至図
3(c)に示す第1実施形態による半導体装置の製造方
法と同様であるので説明を省略する。次に、全面に、プ
ラズマCVD法により、膜厚10μmのSi系のCF膜
33aを形成する。Si系のCF膜は、以下のようにし
て形成することができる。
First, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment is the same as the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIGS. 2A to 3C up to the step of forming the groove 32. Description is omitted because there is. Next, a 10 μm-thick Si-based CF film 33a is formed on the entire surface by a plasma CVD method. The Si-based CF film can be formed as follows.

【0039】成膜装置としては、平行平板型プラズマC
VD法を用いることができる。成膜条件は、ソース源と
してメチルトリエトキシシランを用い、フッ素源として
48ガスを用いる。メチルトリエトキシシランは液体
であるため、液体マスフローを用いて調整する。なお、
メチルトリエトキシシランの流量は、TEOS換算流量
で例えば20〜40sccmとなるように調整すること
ができる。また、C 48ガス流量は例えば0〜167s
ccmとすることができる。また、例えば、印加電力は
200W、成膜室内の圧力は1.0Torr、基板温度
は240℃、ベーパライザの温度は80℃とすることが
できる。
As a film forming apparatus, a parallel plate type plasma C
The VD method can be used. The deposition conditions depend on the source
Using methyltriethoxysilane as a fluorine source
CFourF8Use gas. Methyltriethoxysilane is a liquid
Therefore, adjustment is performed using a liquid mass flow. In addition,
The flow rate of methyltriethoxysilane is the TEOS equivalent flow rate
And adjust it to be, for example, 20-40 sccm
Can be. Also, C FourF8The gas flow rate is, for example, 0 to 167 s
ccm. Also, for example, the applied power is
200W, pressure in the film forming chamber is 1.0 Torr, substrate temperature
Should be 240 ° C and the vaporizer temperature should be 80 ° C
it can.

【0040】なお、メチルトリエトキシシランとC48
ガスとの流量比は、上記に限定されるものではなく、所
望のSi系のCF膜が得られるように適宜設定すること
ができる。メチルトリエトキシシランとC48ガスとの
流量比を変化させて、Si系のCF膜を形成した場合の
膜構造及び比誘電率を表1を用いて説明する。表1は、
48ガスとメチルトリエトキシシランとの流量比を変
化させた場合の膜構造と比誘電率とを示したものであ
る。
It should be noted that methyltriethoxysilane and CFourF8
The flow ratio to gas is not limited to the above, but
Properly set to obtain the desired Si-based CF film
Can be. Methyltriethoxysilane and CFourF8With gas
Changing the flow rate ratio to form a Si-based CF film
The film structure and the relative permittivity will be described with reference to Table 1. Table 1
C FourF8Change the flow ratio between gas and methyltriethoxysilane
The figure shows the film structure and relative dielectric constant when
You.

【0041】[0041]

【表1】 表1に示すように、メチルトリエトキシシランとC48
ガスとの流量比を適宜設定することにより、所望の膜構
造や所望の比誘電率を有するSi系のCF膜33aを形
成することができる。次に、異方性エッチングにより、
溝32内の側面を除く領域のSi系のCF膜33aをエ
ッチングする。これにより、溝32内の側面にSi系の
CF膜33aより成るバリア絶縁層34aが形成される
こととなる(図6(b)参照)。
[Table 1] As shown in Table 1, methyltriethoxysilane and C 4 F 8
By appropriately setting the flow ratio with the gas, the Si-based CF film 33a having a desired film structure and a desired relative dielectric constant can be formed. Next, by anisotropic etching,
The Si-based CF film 33a in the region excluding the side surface in the groove 32 is etched. As a result, the barrier insulating layer 34a made of the Si-based CF film 33a is formed on the side surface in the groove 32 (see FIG. 6B).

【0042】次に、全面に、スパッタ法により膜厚50
nmのCu層より成るシード層を形成し、この後、メッ
キ法により膜厚1μmのCu層を形成する。次に、CM
P法により、層間絶縁膜30の表面が露出するまでCu
層を研磨し、これにより、溝32内にCu層より成る配
線36を形成する(図6(c)参照)。
Next, a film thickness of 50 is formed on the entire surface by sputtering.
A seed layer made of a Cu layer having a thickness of 1 nm is formed, and thereafter, a Cu layer having a thickness of 1 μm is formed by a plating method. Next, CM
By the P method, Cu is used until the surface of the interlayer insulating film 30 is exposed.
The layer is polished, thereby forming a wiring 36 made of a Cu layer in the groove 32 (see FIG. 6C).

【0043】このようにして本実施形態による半導体装
置を製造することができる。次に、本実施形態による半
導体装置の電気的特性について説明する。本実施形態に
よる半導体装置の電気的特性の評価は、上記の半導体装
置に400℃の熱処理を行い、熱処理前後のリーク電流
の変化を測定することにより行った。
Thus, the semiconductor device according to the present embodiment can be manufactured. Next, the electrical characteristics of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained. The evaluation of the electrical characteristics of the semiconductor device according to the present embodiment was performed by performing a heat treatment at 400 ° C. on the semiconductor device and measuring a change in leakage current before and after the heat treatment.

【0044】この結果、本実施形態による半導体装置は
リーク電流の変化は特になく、良好な電気的特性を示し
た。 [第3実施形態]本発明の第3実施形態による半導体装
置及びその製造方法を図7乃至図8を用いて説明する。
図7は、本実施形態による半導体装置を示す断面図であ
る。図8は、本実施形態による半導体装置の製造方法を
示す工程断面図である。図1乃至図6に示す第1実施形
態による半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素
には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にす
る。
As a result, the semiconductor device according to the present embodiment showed no particular change in the leak current, and exhibited good electrical characteristics. [Third Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a third embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS.
FIG. 7 is a sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 8 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. The same components as those of the semiconductor device according to the first embodiment and the method for fabricating the same shown in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

【0045】(半導体装置)本実施形態による半導体装
置は、第1実施形態による半導体装置の層間絶縁膜30
とバリア絶縁層34aとの両者の役割を兼ねるバリア層
間絶縁膜38が厚く形成されている点の他は、第1実施
形態による半導体装置と同様である。即ち、本実施形態
では、層間絶縁膜30とバリア絶縁層34との代わりに
膜厚1μmのSi系のCF膜より成るバリア層間絶縁膜
38が形成されている。
(Semiconductor Device) The semiconductor device according to this embodiment is the same as the semiconductor device according to the first embodiment.
The semiconductor device according to the first embodiment is the same as the semiconductor device according to the first embodiment, except that the barrier interlayer insulating film 38 serving both as the barrier insulating layer 34a and the barrier insulating layer 34a is formed thick. That is, in this embodiment, instead of the interlayer insulating film 30 and the barrier insulating layer 34, a barrier interlayer insulating film 38 made of a Si-based CF film having a thickness of 1 μm is formed.

【0046】本実施形態によれば、層間絶縁膜と別個に
バリア絶縁層を形成する必要がないので、簡便な構成の
半導体装置を提供することができる。 (半導体装置の製造方法)次に、本実施形態による半導
体装置の製造方法について図8を用いて説明する。
According to the present embodiment, it is not necessary to form a barrier insulating layer separately from the interlayer insulating film, so that a semiconductor device having a simple configuration can be provided. (The Method for Fabricating the Semiconductor Device) Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG.

【0047】コンタクトホール22内にバリア層24及
び導体プラグ26を形成する工程までは、図2(a)乃
至図3(a)に示す第1実施形態による半導体装置の製
造方法と同様であるので説明を省略する。次に、全面
に、プラズマCVD法により、膜厚1μmのSi系のC
F膜より成るバリア層間絶縁膜38を形成する。なお、
Si系のCF膜より成るバリア層間絶縁膜38は、第3
実施形態による半導体装置の製造方法に示した方法と同
様にして形成することができる。
The steps up to the step of forming the barrier layer 24 and the conductor plug 26 in the contact hole 22 are the same as those in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIGS. 2A to 3A. Description is omitted. Next, a 1 μm-thick Si-based C
A barrier interlayer insulating film 38 made of an F film is formed. In addition,
The barrier interlayer insulating film 38 made of a Si-based CF film is made of a third material.
The semiconductor device can be formed in the same manner as in the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【0048】次に、ストッパ膜21をエッチングストッ
パとして層間絶縁膜30をパターニングし、配線36を
埋め込むための溝32を形成する(図8(b)参照)。
次に、全面に、スパッタ法により膜厚50nmのCu層
より成るシード層を形成し、この後、メッキ法により膜
厚1μmのCu層を形成する。次に、CMP法により、
層間絶縁膜30の表面が露出するまでCu層を研磨し、
これにより、溝32内にCu層より成る配線36を形成
する(図8(c)参照)。
Next, the interlayer insulating film 30 is patterned using the stopper film 21 as an etching stopper to form a groove 32 for burying the wiring 36 (see FIG. 8B).
Next, a seed layer made of a Cu layer having a thickness of 50 nm is formed on the entire surface by a sputtering method, and thereafter, a Cu layer having a thickness of 1 μm is formed by a plating method. Next, by the CMP method,
Polishing the Cu layer until the surface of the interlayer insulating film 30 is exposed,
Thus, a wiring 36 made of a Cu layer is formed in the groove 32 (see FIG. 8C).

【0049】このようにして本実施形態による半導体装
置を製造することができる。 (電気的特性)次に、本実施形態による半導体装置の電
気的特性について説明する。本実施形態による半導体装
置の電気的特性は、第1実施形態による半導体装置と同
様に、400℃の熱処理後にリーク電流等を測定するこ
とにより評価した。
Thus, the semiconductor device according to the present embodiment can be manufactured. (Electrical Characteristics) Next, the electrical characteristics of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained. The electrical characteristics of the semiconductor device according to the present embodiment were evaluated by measuring the leak current and the like after the heat treatment at 400 ° C., as in the semiconductor device according to the first embodiment.

【0050】この結果、本実施形態による半導体装置は
リーク電流等の変化は特になく、良好な電気的特性を示
した。 [第4実施形態]本発明の第4実施形態による半導体装
置及びその製造方法を図9乃至図13を用いて説明す
る。図9は、本実施形態による半導体装置を示す断面図
である。図10乃至図13は、本実施形態による半導体
装置の製造方法を示す工程断面図である。図1乃至図8
に示す第1実施形態による半導体装置及びその製造方法
と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略
または簡潔にする。
As a result, the semiconductor device according to the present embodiment showed no particular change in the leak current and the like, and exhibited good electrical characteristics. [Fourth Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a fourth embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. FIG. 9 is a sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. 10 to 13 are process sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. 1 to 8
The same reference numerals are given to the same components as those of the semiconductor device according to the first embodiment and the method of manufacturing the same, and the description thereof will be omitted or simplified.

【0051】(半導体装置)本実施形態による半導体装
置は、導体プラグと配線とが同一導電層により構成され
たいわゆるデュアルダマシン構造であることに主な特徴
がある。図9に示すように、シリコン基板10上には、
層間絶縁膜40が形成されており、層間絶縁膜40上に
はストッパ膜42が形成されている。ストッパ膜42上
には層間絶縁膜44が形成されている。
(Semiconductor Device) The semiconductor device according to the present embodiment is characterized mainly in that it has a so-called dual damascene structure in which the conductor plug and the wiring are formed of the same conductive layer. As shown in FIG. 9, on a silicon substrate 10,
An interlayer insulating film 40 is formed, and a stopper film 42 is formed on the interlayer insulating film 40. On the stopper film 42, an interlayer insulating film 44 is formed.

【0052】層間絶縁膜44には、ストッパ膜42をエ
ッチングストッパとして溝46が形成されており、溝4
6内の側面にはBN膜より成るバリア絶縁層48が形成
されている。バリア絶縁層48が形成された溝46内に
は、Cu層より成る配線50が形成されている。配線5
0が形成された層間絶縁膜44上には、全面に、膜厚5
0nmのSiN膜より成るストッパ膜52が形成されて
おり、ストッパ膜52上には、膜厚300nmのHSQ
膜より成る層間絶縁膜54が形成されている。
A groove 46 is formed in the interlayer insulating film 44 using the stopper film 42 as an etching stopper.
A barrier insulating layer 48 made of a BN film is formed on the side surface inside 6. A wiring 50 made of a Cu layer is formed in the groove 46 in which the barrier insulating layer 48 is formed. Wiring 5
0 is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 44 on which the
A stopper film 52 made of a 0 nm SiN film is formed, and a 300 nm-thick HSQ film is formed on the stopper film 52.
An interlayer insulating film 54 made of a film is formed.

【0053】層間絶縁膜54上には、膜厚50nmのS
iN膜より成るストッパ膜56が形成されており、スト
ッパ膜56上には、膜厚550nmのFSG膜より成る
層間絶縁膜58が形成されている。更に、層間絶縁膜5
8上には、膜厚50nmのシリコン酸化膜60、膜厚5
0nmのSiN膜より成るストッパ膜62が順次形成さ
れている。
On the interlayer insulating film 54, a 50 nm thick S
A stopper film 56 made of an iN film is formed, and an interlayer insulating film 58 made of a 550 nm-thickness FSG film is formed on the stopper film 56. Further, the interlayer insulating film 5
8, a silicon oxide film 60 having a thickness of 50 nm,
A stopper film 62 made of a 0 nm SiN film is sequentially formed.

【0054】ストッパ膜56及び層間絶縁膜54には、
ストッパ膜56の表面から配線50に達するコンタクト
ホール64が形成されている。ストッパ膜62、シリコ
ン酸化膜60、及び層間絶縁膜58には、ストッパ膜6
2の表面からストッパ膜56の表面に達する配線を埋め
込むための溝66が形成されている。溝66内の側面及
びコンタクトホール64内の側面には、BN膜より成る
バリア絶縁層68が形成されており、バリア絶縁層68
が形成された溝66内及びコンタクトホール64内には
同一のCu層より成る配線70及び導体プラグ72が一
体形成されている。
The stopper film 56 and the interlayer insulating film 54 include
A contact hole 64 reaching the wiring 50 from the surface of the stopper film 56 is formed. The stopper film 62, the silicon oxide film 60, and the interlayer insulating film 58 have a stopper film 6
A groove 66 for burying a wiring reaching the surface of the stopper film 56 from the surface 2 is formed. A barrier insulating layer 68 made of a BN film is formed on the side surface in the groove 66 and the side surface in the contact hole 64.
A wiring 70 and a conductor plug 72 made of the same Cu layer are integrally formed in the groove 66 and the contact hole 64 in which are formed.

【0055】本実施形態によれば、コンタクトホール内
及び溝内に、同一絶縁層より成るバリア絶縁層が形成さ
れ、同一導電膜より成る導体プラグ及び配線が形成され
ているので、別個の工程でこれらを形成する場合に比べ
て、簡便な工程で半導体装置を製造することが可能とな
る。 (半導体装置の製造方法)次に、本実施形態による半導
体装置の製造方法について、図10乃至図13を用いて
説明する。
According to the present embodiment, the barrier insulating layer made of the same insulating layer is formed in the contact hole and the groove, and the conductor plug and the wiring made of the same conductive film are formed. A semiconductor device can be manufactured by a simpler process than when these are formed. (The Method for Fabricating the Semiconductor Device) Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

【0056】まず、シリコン基板10上に、第1実施形
態と同様にしてトランジスタ等(図示せず)を形成す
る。次に、全面に、プラズマCVD法により、シリコン
酸化膜より成る層間絶縁膜40を形成する。次に、全面
に、プラズマCVD法により、膜厚50nmのSiN膜
より成るストッパ膜42を形成する。次に、全面に、プ
ラズマCVD法により、シリコン酸化膜より成る層間絶
縁膜44を形成する。
First, transistors and the like (not shown) are formed on the silicon substrate 10 in the same manner as in the first embodiment. Next, an interlayer insulating film 40 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface by a plasma CVD method. Next, a stopper film 42 made of a 50 nm-thickness SiN film is formed on the entire surface by a plasma CVD method. Next, an interlayer insulating film 44 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface by a plasma CVD method.

【0057】次に、ストッパ膜42をエッチングストッ
パとして層間絶縁膜44をパターニングし、これにより
配線50を埋め込むための溝46を形成する。次に、プ
ラズマCVD法により、膜厚30nmのBN膜を形成す
る。次に、異方性エッチングにより、溝46内の側面を
除く領域のBN膜をエッチングする。これにより、溝4
6内の側面にBN膜より成るバリア絶縁層48が形成さ
れる。
Next, the interlayer insulating film 44 is patterned using the stopper film 42 as an etching stopper, thereby forming a groove 46 for embedding the wiring 50. Next, a BN film having a thickness of 30 nm is formed by a plasma CVD method. Next, the BN film in the region excluding the side surface in the groove 46 is etched by anisotropic etching. Thereby, the groove 4
A barrier insulating layer 48 made of a BN film is formed on the side surface inside 6.

【0058】次に、全面に、スパッタ法により膜厚50
nmのCu層より成るシード層を形成し、この後、メッ
キ法により膜厚1.5μmのCu層を形成する。次に、
CMP法により、層間絶縁膜44の表面が露出するまで
研磨し、これにより、バリア層48が形成された溝46
内にCu層より成る配線50を形成する(図10(a)
参照)。
Next, a film thickness of 50 is formed on the entire surface by sputtering.
A seed layer made of a Cu layer having a thickness of 1.5 nm is formed, and thereafter, a Cu layer having a thickness of 1.5 μm is formed by a plating method. next,
Polishing is performed by a CMP method until the surface of the interlayer insulating film 44 is exposed, whereby the groove 46 in which the barrier layer 48 is formed is formed.
A wiring 50 made of a Cu layer is formed therein (FIG. 10A).
reference).

【0059】次に、全面に、プラズマCVD法により、
膜厚50nmのSiN膜より成るストッパ膜52を形成
する。次に、全面に、スピンコート法により、膜厚30
0nmのHSQ膜より成る層間絶縁膜54を形成する。
次に、全面に、プラズマCVD法により、膜厚50nm
のSiN膜より成るストッパ膜56を形成する。
Next, the entire surface is formed by a plasma CVD method.
A stopper film 52 made of a 50 nm-thick SiN film is formed. Next, the entire surface is spin-coated to a thickness of 30 μm.
An interlayer insulating film 54 made of a 0 nm HSQ film is formed.
Next, a film thickness of 50 nm is formed on the entire surface by a plasma CVD method.
The stopper film 56 made of the SiN film is formed.

【0060】次に、全面に、プラズマCVD法により、
膜厚550nmのフッ素が導入されたシリコン酸化膜で
あるFSG膜(Fluoro Silicon Glass)より成る層間絶
縁膜58を形成する。次に、全面に、プラズマCVD法
により、膜厚50nmのシリコン酸化膜60を形成す
る。
Next, the entire surface is formed by a plasma CVD method.
An interlayer insulating film 58 of a 550 nm-thickness FSG film (Fluoro Silicon Glass), which is a silicon oxide film into which fluorine has been introduced, is formed. Next, a 50 nm-thickness silicon oxide film 60 is formed on the entire surface by a plasma CVD method.

【0061】次に、全面に、プラズマCVD法により、
膜厚50nmのSiN膜より成るストッパ膜62を形成
する(図10(b)参照)。次に、全面にフォトレジス
ト膜を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いてフォト
レジスト膜にコンタクトホール64の形状の開口部(図
示せず)を形成する。これにより、コンタクトホール6
4の形状の開口部を有するフォトレジストマスクが形成
されることとなる。
Next, the whole surface is formed by the plasma CVD method.
A stopper film 62 made of a 50 nm-thick SiN film is formed (see FIG. 10B). Next, a photoresist film is formed on the entire surface, and an opening (not shown) in the shape of the contact hole 64 is formed in the photoresist film using a photolithography technique. Thereby, the contact hole 6
As a result, a photoresist mask having an opening of the shape 4 is formed.

【0062】次に、フォトレジストマスクをマスクと
し、ストッパ膜62、シリコン酸化膜60をエッチング
する。次に、ストッパ膜56をエッチングストッパとし
て層間絶縁膜58をエッチングする。次に、露出したス
トッパ膜56をエッチングする。次に、ストッパ膜52
をエッチングストッパとして層間絶縁膜54をエッチン
グする。次に、露出したストッパ膜52をエッチングす
る。こうして、配線50に達するコンタクトホール64
が形成されることとなる(図11(a)参照)。
Next, using the photoresist mask as a mask, the stopper film 62 and the silicon oxide film 60 are etched. Next, the interlayer insulating film 58 is etched using the stopper film 56 as an etching stopper. Next, the exposed stopper film 56 is etched. Next, the stopper film 52
Is used as an etching stopper to etch the interlayer insulating film 54. Next, the exposed stopper film 52 is etched. Thus, the contact hole 64 reaching the wiring 50
Is formed (see FIG. 11A).

【0063】次に、フォトレジストマスクを除去する。
次に、全面にフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグ
ラフィ技術を用いてフォトレジスト膜に溝66の形状の
開口部(図示せず)を形成する。これにより、溝66の
形状の開口部を有するフォトレジストマスクが形成され
ることとなる。次に、フォトレジストマスクをマスクと
して、ストッパ膜62、シリコン酸化膜60を順にエッ
チングする。次に、ストッパ膜56をエッチングストッ
パとして、層間絶縁膜58をエッチングする。こうし
て、配線70を埋め込むための溝66が形成されること
となる(図11(b)参照)。
Next, the photoresist mask is removed.
Next, a photoresist film is formed on the entire surface, and an opening (not shown) in the shape of the groove 66 is formed in the photoresist film using a photolithography technique. As a result, a photoresist mask having an opening in the shape of the groove 66 is formed. Next, the stopper film 62 and the silicon oxide film 60 are sequentially etched using the photoresist mask as a mask. Next, the interlayer insulating film 58 is etched using the stopper film 56 as an etching stopper. Thus, a groove 66 for embedding the wiring 70 is formed (see FIG. 11B).

【0064】次に、プラズマCVD法により、膜厚30
nmのBN膜67を形成する(図12(a)参照)。次
に、異方性エッチングにより、コンタクトホール64の
側面及び溝66の側面を除く領域のBN膜67をエッチ
ングする。これにより、溝66の側面及びコンタクトホ
ール64の側面にバリア絶縁層68が形成されることと
なる(図12(b)参照)。
Next, a film thickness of 30
A BN film 67 of nm is formed (see FIG. 12A). Next, the BN film 67 in a region excluding the side surface of the contact hole 64 and the side surface of the groove 66 is etched by anisotropic etching. As a result, the barrier insulating layer 68 is formed on the side surfaces of the groove 66 and the side surfaces of the contact hole 64 (see FIG. 12B).

【0065】次に、全面に、スパッタ法により、膜厚5
0nmのCu層より成るシード層を形成し、この後、メ
ッキ法により膜厚1.5μmのCu層を形成する。次
に、CMP法により、ストッパ膜62の表面が露出する
までCu層を研磨し、これにより、溝66内及びコンタ
クトホール64内に同一のCu層より成る配線70及び
導体プラグ72が形成される(図13参照)。
Next, a film thickness of 5 was formed on the entire surface by sputtering.
A seed layer made of a 0 nm Cu layer is formed, and thereafter, a Cu layer having a thickness of 1.5 μm is formed by plating. Next, the Cu layer is polished by the CMP method until the surface of the stopper film 62 is exposed, whereby the wiring 70 and the conductor plug 72 made of the same Cu layer are formed in the groove 66 and the contact hole 64. (See FIG. 13).

【0066】このようにして本実施形態による半導体装
置を製造することができる。 (電気的特性)次に、本実施形態による半導体装置の電
気的特性について説明する。本実施形態による半導体装
置の電気的特性は、第1実施形態による半導体装置と同
様に、400℃の熱処理後にリーク電流等を測定するこ
とにより評価した。
Thus, the semiconductor device according to the present embodiment can be manufactured. (Electrical Characteristics) Next, the electrical characteristics of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained. The electrical characteristics of the semiconductor device according to the present embodiment were evaluated by measuring the leak current and the like after the heat treatment at 400 ° C., as in the semiconductor device according to the first embodiment.

【0067】この結果、本実施形態による半導体装置は
リーク電流等の変化は特になく、良好な電気的特性を示
した。 [変形実施形態]本発明は上記実施形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施形態では、バリア
絶縁層としてSi系のCF膜やBN膜を用いたが、バリ
ア絶縁層はCuの拡散を防止しうる低誘電率の絶縁膜で
あればあらゆる絶縁膜を適用することができ、例えば、
ハイドロカーボン系材料、フルオロカーボン系材料等
の、Cuの拡散を阻止する有機膜を用いることができ
る。また、バリア絶縁層としてSiN膜を用いることも
できる。
As a result, the semiconductor device according to the present embodiment showed no change in the leak current and the like, and exhibited good electrical characteristics. [Modified Embodiments] The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, a Si-based CF film or BN film is used as the barrier insulating layer, but any insulating film may be used as the barrier insulating layer as long as the insulating film has a low dielectric constant that can prevent diffusion of Cu. Can be, for example,
An organic film such as a hydrocarbon-based material or a fluorocarbon-based material that prevents diffusion of Cu can be used. Further, a SiN film can be used as the barrier insulating layer.

【0068】また、第1実施形態では、層間絶縁膜30
をエッチングする際のストッパ膜としてSiN膜を用い
たが、ストッパ膜はSiN膜に限定されるものではな
く、層間絶縁膜をエッチングする際のストッパとして機
能する膜であればあらゆる膜を用いることができ、例え
ばBN膜等を用いてもよい。
In the first embodiment, the interlayer insulating film 30
Although a SiN film was used as a stopper film when etching the substrate, the stopper film is not limited to the SiN film, and any film that functions as a stopper when etching the interlayer insulating film may be used. For example, a BN film or the like may be used.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、薄くても
十分にCuの拡散を防止することができ、また、誘電率
も低いバリア絶縁層が溝の側面等に形成されているの
で、Cu層より成る配線を用いて、集積度が高く、動作
速度の速い半導体装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the diffusion of Cu can be sufficiently prevented even if it is thin, and the barrier insulating layer having a low dielectric constant is formed on the side surface of the groove. A semiconductor device having a high degree of integration and a high operating speed can be provided by using a wiring made of a Cu layer.

【0070】また、本発明によれば、Cuの拡散を防止
することができ、また、誘電率も低いバリア絶縁層の開
口部にCu層より成る配線等が形成されているので、集
積度が高く、動作速度の速い半導体装置を提供すること
ができる。
Further, according to the present invention, the diffusion of Cu can be prevented, and since the wiring or the like made of the Cu layer is formed in the opening of the barrier insulating layer having a low dielectric constant, the integration degree is low. A semiconductor device with high operation speed can be provided.

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

【図1】本発明の第1実施形態による半導体装置を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 2 is a process sectional view (part 1) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第1実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 3 is a sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の第1実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その3)である。
FIG. 4 is a process sectional view (part 3) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図5】本発明の第2実施形態による半導体装置を示す
断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;

【図6】本発明の第2実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図である。
FIG. 6 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention;

【図7】本発明の第3実施形態による半導体装置を示す
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図である。
FIG. 8 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4実施形態による半導体装置を示す
断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention;

【図10】本発明の第4実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 10 is a process sectional view (part 1) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention;

【図11】本発明の第4実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 11 is a process sectional view (part 2) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第4実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その3)である。
FIG. 12 is a process sectional view (part 3) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第4実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その4)である。
FIG. 13 is a process sectional view (part 4) illustrating the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図14】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…シリコン基板 12…素子分離膜 14…サイドウォール絶縁膜 16…ゲート電極 18a、18b…ソース/ドレイン拡散層 20…層間絶縁膜 21…ストッパ膜 22…コンタクトホール 24…バリア層 26…導体プラグ 30…層間絶縁膜 32…溝 33…BN膜 33a…Si系のCF膜 34…バリア絶縁層 34a…バリア絶縁層 36…配線 38…バリア層間絶縁膜 40…層間絶縁膜 42…バリア絶縁層 44…層間絶縁膜 46…溝 48…バリア絶縁層 50…配線 52…ストッパ膜 54…層間絶縁膜 56…ストッパ膜 58…層間絶縁膜 60…シリコン酸化膜 62…ストッパ膜 64…コンタクトホール 66…溝 67…BN膜 68…バリア絶縁層 70…配線 72…導体プラグ 110…シリコン基板 112…素子分離膜 114…サイドウォール絶縁膜 116…ゲート電極 118a、118b…ソース/ドレイン拡散層 120…層間絶縁膜 121…ストッパ膜 122…コンタクトホール 124…バリア層 126…導体プラグ 130…層間絶縁膜 132…溝 134…バリア層 136…配線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon substrate 12 ... Element isolation film 14 ... Side wall insulating film 16 ... Gate electrode 18a, 18b ... Source / drain diffusion layer 20 ... Interlayer insulating film 21 ... Stopper film 22 ... Contact hole 24 ... Barrier layer 26 ... Conductor plug 30 ... interlayer insulating film 32 ... groove 33 ... BN film 33a ... Si based CF film 34 ... barrier insulating layer 34a ... barrier insulating layer 36 ... wiring 38 ... barrier interlayer insulating film 40 ... interlayer insulating film 42 ... barrier insulating layer 44 ... interlayer Insulating film 46 Groove 48 Barrier insulating layer 50 Wiring 52 Stopper film 54 Interlayer insulating film 56 Stopper film 58 Interlayer insulating film 60 Silicon oxide film 62 Stopper film 64 Contact hole 66 Groove 67 BN Film 68 barrier insulating layer 70 wiring 72 conductor plug 110 silicon substrate 112 element isolation film 11 ... Sidewall insulating film 116 ... Gate electrode 118a, 118b ... Source / drain diffusion layer 120 ... Interlayer insulating film 121 ... Stopper film 122 ... Contact hole 124 ... Barrier layer 126 ... Conductor plug 130 ... Interlayer insulating film 132 ... Groove 134 ... Barrier Layer 136: Wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 義弘 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 山口 城 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 Fターム(参考) 5F033 HH11 JJ11 JJ19 JJ33 KK01 KK11 MM01 MM02 NN06 NN07 PP06 QQ16 QQ25 QQ37 QQ48 RR01 RR04 RR06 RR11 RR12 RR21 SS01 SS02 SS03 SS15 SS22 TT01 TT02 TT04 TT06 TT08 XX01 5F058 BA20 BC20 BD01 BD02 BD18 BF07 BF24 BF25 BF27 BF30 BH12 BJ02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Yoshihiro Nakata 4-1-1, Kamidadanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Shiro Yamaguchi 4-1-1 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture No. 1 Fujitsu Limited F-term (reference) 5F033 HH11 JJ11 JJ19 JJ33 KK01 KK11 MM01 MM02 NN06 NN07 PP06 QQ16 QQ25 QQ37 QQ48 RR01 RR04 RR06 RR11 RR12 RR21 SS01 SS02 SS03 SS15 TT02 TT01 TT02 TT01 BD18 BF07 BF24 BF25 BF27 BF30 BH12 BJ02

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下地基板上に形成され、開口部を有し、
Cuの拡散を防止するバリア絶縁層と、 前記開口部内に形成されたCu層より成る導電層とを有
し、 前記バリア絶縁層は、炭素とフッ素とを含むシリコン系
絶縁層、有機膜、又はC軸方向に配向されたBN膜のい
ずれかであることを特徴とする半導体装置。
A first substrate formed on the base substrate and having an opening;
A barrier insulating layer for preventing diffusion of Cu, and a conductive layer formed of a Cu layer formed in the opening, wherein the barrier insulating layer is a silicon-based insulating layer containing carbon and fluorine, an organic film, or A semiconductor device comprising any one of a BN film oriented in a C-axis direction.
【請求項2】 下地基板上に形成され、開口部を有する
絶縁層と、 前記開口部内の側面に形成された、Cuの拡散を防止す
るバリア絶縁層と、 前記バリア絶縁層が形成された前記開口部内に形成され
た、Cu層より成る導電層とを有し、 前記バリア絶縁層は、炭素とフッ素とを含むシリコン系
絶縁層、有機膜、又はC軸方向に配向されたBN膜のい
ずれかであることを特徴とする半導体装置。
2. An insulating layer formed on a base substrate and having an opening, a barrier insulating layer formed on a side surface in the opening to prevent diffusion of Cu, and wherein the barrier insulating layer is formed. A conductive layer made of a Cu layer formed in the opening; and the barrier insulating layer is a silicon-based insulating layer containing carbon and fluorine, an organic film, or a BN film oriented in the C-axis direction. A semiconductor device, characterized in that:
【請求項3】 下地基板上に形成され、第1の開口部を
有し、Cuの拡散を防止する第1のバリア絶縁層と、 前記第1のバリア絶縁層上に形成され、第2の開口部を
有し、Cuの拡散を防止する第2のバリア絶縁層と、 前記第1の開口部及び前記第2の開口部内に形成された
同一のCu層より成る導電層とを有し、 前記第1のバリア絶縁層及び/又は前記第2のバリア絶
縁層は、炭素とフッ素とを含むシリコン系絶縁層、有機
膜、又はC軸方向に配向されたBN膜のいずれかである
ことを特徴とする半導体装置。
A first barrier insulating layer formed on the base substrate and having a first opening to prevent diffusion of Cu; a second barrier insulating layer formed on the first barrier insulating layer; A second barrier insulating layer having an opening and preventing diffusion of Cu; and a conductive layer made of the same Cu layer formed in the first opening and the second opening, The first barrier insulating layer and / or the second barrier insulating layer may be any of a silicon-based insulating layer containing carbon and fluorine, an organic film, or a BN film oriented in the C-axis direction. Characteristic semiconductor device.
【請求項4】 下地基板上に形成され、第1の開口部を
有する第1の絶縁層と、 前記第1の絶縁層上に形成され、第2の開口部を有する
第2の絶縁層と、 前記第1の開口部内の側面及び前記第2の開口部内の側
面に形成された、Cuの拡散を防止するバリア絶縁層
と、 前記バリア絶縁層が形成された前記第1の開口部内及び
前記第2の開口部内に形成された、同一のCu層より成
る導電層と、 前記第1の開口部が形成された領域を除く領域の前記第
2の開口部の下面に形成され、前記第2の絶縁層とエッ
チング特性が異なり、Cuの拡散を防止する第3の絶縁
層とを有し、 前記バリア絶縁層は、炭素とフッ素とを含むシリコン系
絶縁層、有機膜、又はC軸方向に配向されたBN膜のい
ずれかであることを特徴とする半導体装置。
4. A first insulating layer formed on a base substrate and having a first opening, and a second insulating layer formed on the first insulating layer and having a second opening. A barrier insulating layer formed on a side surface in the first opening and a side surface in the second opening for preventing diffusion of Cu; and in the first opening on which the barrier insulating layer is formed, and A conductive layer formed of the same Cu layer formed in the second opening; and a second layer formed on a lower surface of the second opening in a region excluding a region in which the first opening is formed. And a third insulating layer for preventing the diffusion of Cu, wherein the barrier insulating layer has a silicon-based insulating layer containing carbon and fluorine, an organic film, or a C-axis direction. A semiconductor device characterized by being one of oriented BN films.
【請求項5】 下地基板上に、Cuの拡散を防止するバ
リア絶縁層を形成する工程と、 前記バリア絶縁層に開口部を形成する工程と、 前記開口部内にCu層より成る導電層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a barrier insulating layer for preventing diffusion of Cu on a base substrate; a step of forming an opening in the barrier insulating layer; and forming a conductive layer made of a Cu layer in the opening. And a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項6】 下地基板上に、絶縁層を形成する工程
と、 前記絶縁層に開口部を形成する工程と、 前記開口部内の側面に、Cuの拡散を防止するバリア絶
縁層を形成する工程と、 前記バリア絶縁層が形成された前記開口部内に、Cu層
より成る導電層を形成する工程とを有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
6. A step of forming an insulating layer on a base substrate, a step of forming an opening in the insulating layer, and a step of forming a barrier insulating layer for preventing diffusion of Cu on a side surface in the opening. And forming a conductive layer made of a Cu layer in the opening where the barrier insulating layer is formed.
【請求項7】 下地基板上に、Cuの拡散を防止する第
1のバリア絶縁層を形成する工程と、 前記第1のバリア絶縁層上に、Cuの拡散を防止する第
2のバリア絶縁層を形成する工程と、 前記第1のバリア絶縁層に第1の開口部を形成し、前記
第2のバリア絶縁層に第2の開口部を形成する工程と、 前記第1の開口部内及び前記第2の開口部内に、同一の
Cu層より成る導電層を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
7. A step of forming a first barrier insulating layer for preventing diffusion of Cu on a base substrate; and a second barrier insulating layer for preventing diffusion of Cu on the first barrier insulating layer. Forming a first opening in the first barrier insulating layer and forming a second opening in the second barrier insulating layer; and forming the first opening in the first opening and the second opening in the second barrier insulating layer. Forming a conductive layer made of the same Cu layer in the second opening.
【請求項8】 下地基板上に、第1の絶縁層を形成する
工程と、 前記第1の絶縁層上に、Cuの拡散を防止する第2の絶
縁層を形成する工程と、 前記第2の絶縁層上に、前記第2の絶縁層とエッチング
特性が異なる第3の絶縁層を形成する工程と、 前記第1の絶縁層及び前記第2の絶縁層に第1の開口部
を形成し、前記第3の絶縁層に第2の開口部を形成する
工程と、 前記第1の開口部内の側面及び前記第2の開口部内の側
面に、Cuの拡散を防止するバリア絶縁層を形成する工
程と、 前記バリア絶縁層が形成された前記第1の開口部内及び
前記第2の開口部内に、同一のCu層より成る導電層を
形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
8. A step of forming a first insulating layer on a base substrate; a step of forming a second insulating layer for preventing diffusion of Cu on the first insulating layer; Forming a third insulating layer having an etching characteristic different from that of the second insulating layer on the insulating layer, and forming a first opening in the first insulating layer and the second insulating layer. Forming a second opening in the third insulating layer; forming a barrier insulating layer on the side surface in the first opening and the side surface in the second opening to prevent diffusion of Cu; Manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a conductive layer made of the same Cu layer in the first opening and the second opening where the barrier insulating layer is formed. Method.
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