JP2000323479A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

Info

Publication number
JP2000323479A
JP2000323479A JP11133533A JP13353399A JP2000323479A JP 2000323479 A JP2000323479 A JP 2000323479A JP 11133533 A JP11133533 A JP 11133533A JP 13353399 A JP13353399 A JP 13353399A JP 2000323479 A JP2000323479 A JP 2000323479A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
barrier layer
wiring
insulating film
copper
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11133533A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Hasegawa
利昭 長谷川
Mitsuru Taguchi
充 田口
Koji Miyata
幸児 宮田
Koichi Ikeda
浩一 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP11133533A priority Critical patent/JP2000323479A/en
Publication of JP2000323479A publication Critical patent/JP2000323479A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent migration of copper in a copper wiring from an interface between a barrier metal layer and a nitride layer to an interlayer insulating film and thus to prevent the occurrence of a leak current and a short circuit between neighboring wirings, by simply covering the upper surface of the copper wiring formed in a wiring trench via a barrier metal layer with a nitride film. SOLUTION: A semiconductor device having a wiring 24 formed in a recessed portion (wiring trench) 22 formed in an interlayer insulating film 21 has a first barrier layer 23 covering the wiring 24 from under the wiring 24, and a second barrier layer 25 covering the wiring 24 from over the wiring 24, wherein the first barrier layer 23 overlaps the second barrier layer 25.

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、半導体装置および
その製造方法に関し、詳しくは銅もしくは銅合金を導電
体に用いた半導体装置およびその製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device using copper or a copper alloy as a conductor and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の微細化にともなって、配線
の微細化、配線ピッチの縮小化が必要になっている。ま
た同時に、低消費電力化および高速化などの要求にとも
ない、層間絶縁膜の低誘電率化および配線の低抵抗化が
必要になってきた。特にロジックデバイスでは、微細配
線による抵抗上昇、配線容量の増加がデバイスの動作速
度の低下につながるため、低誘電率膜を層間絶縁膜を用
いた微細化された多層配線が必要になっている。
2. Description of the Related Art With miniaturization of semiconductor devices, it is necessary to miniaturize wirings and to reduce wiring pitches. At the same time, with the demand for lower power consumption and higher speed, it has become necessary to lower the dielectric constant of the interlayer insulating film and lower the resistance of the wiring. In particular, in a logic device, a rise in resistance and an increase in wiring capacitance due to fine wiring lead to a decrease in operation speed of the device. Therefore, a fine multilayer wiring using a low dielectric constant film and an interlayer insulating film is required.

【0003】配線幅の微細化、ピッチの縮小化は、配線
自体の縦横比を大きくするだけではなく、配線間の間隔
(ライン・アンド・スペースのスペース部分)のアスペ
クト比を大きくし、結果として、縦に細長い微細配線を
形成する技術、微細な配線間を層間絶縁膜で埋め込む技
術などに負担がかかり、プロセスを複雑にすると同時
に、プロセス数の増大を招いている。
The miniaturization of the wiring width and the reduction of the pitch not only increase the aspect ratio of the wiring itself, but also increase the aspect ratio of the interval between wirings (space portion of line and space). In addition, a burden is imposed on a technique for forming vertically elongated fine wiring, a technique for embedding fine wiring between layers with an interlayer insulating film, and the like, which complicates the process and increases the number of processes.

【0004】接続孔(例えばビアホール)と配線溝とを
金属(アルミニウム、銅等)のリフロースパッタリング
もしくはメッキで同時に埋め込み、化学的機械研磨(以
下CMPという)により表面の金属を研磨するダマシン
プロセスでは、高アスペクト比の金属配線をエッチング
で形成することも、配線間の挟隙を層間絶縁膜で埋め込
む必要もなく、大幅にプロセス数を減らすことが可能で
ある。このプロセスは、配線のアスペクト比が高くなる
ほど、配線総数が増大するほど、総製造コストの削減に
大きく寄与するようになる。
In a damascene process in which a connection hole (for example, a via hole) and a wiring groove are simultaneously filled by reflow sputtering or plating of a metal (aluminum, copper, or the like) and the surface metal is polished by chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP), It is not necessary to form a metal wiring having a high aspect ratio by etching or to bury a gap between the wirings with an interlayer insulating film, so that the number of processes can be greatly reduced. This process greatly contributes to a reduction in the total manufacturing cost as the aspect ratio of the wiring increases and the total number of wirings increases.

【0005】従来、LSIの配線では、導電材料にアル
ミニウムおよびアルミニウム合金が用いられてきたが、
近年、半導体集積回路の集積度の向上にともない、高速
化、低消費電力化を達成するために、導電材料には銅合
金が用いられるようになってきた。また、銅を配線材料
に用いる製造方法は、従来のエッチングにより配線材料
を加工した後に絶縁膜を被覆させるのではなく、先に絶
縁膜を形成した後に、その一部に導電体を埋め込むため
の溝および孔を形成し、そのなかに導電体からなる配線
材料を埋め込むダマシン法が開発されている。
Conventionally, aluminum and aluminum alloy have been used as conductive materials in LSI wiring.
In recent years, copper alloys have been used as conductive materials in order to achieve higher speed and lower power consumption with the improvement in the degree of integration of semiconductor integrated circuits. Further, a manufacturing method using copper as a wiring material is not to cover the insulating film after processing the wiring material by conventional etching, but to form an insulating film first and then embed a conductor in a part thereof. A damascene method has been developed in which grooves and holes are formed and a wiring material made of a conductor is embedded therein.

【0006】次に、ダマシン法による配線の形成方法
を、図10の製造工程により説明する。
Next, a method of forming a wiring by the damascene method will be described with reference to the manufacturing process of FIG.

【0007】図10の(1)に示すように、第1の絶縁
層111上に第2の絶縁層112を形成する。第1の絶
縁層111と第2の絶縁層112とは異なる絶縁材料で
形成されたものであっても、同一絶縁材料で形成された
ものであってもよい。
[0007] As shown in FIG. 10A, a second insulating layer 112 is formed on the first insulating layer 111. The first insulating layer 111 and the second insulating layer 112 may be formed using different insulating materials or may be formed using the same insulating material.

【0008】次に、図10の(2)に示すように、通常
のリソグラフィー技術とエッチング技術とによって、第
2の絶縁層112に配線または電極を形成するための溝
113を形成する。
Next, as shown in FIG. 10B, a groove 113 for forming a wiring or an electrode is formed in the second insulating layer 112 by a usual lithography technique and an etching technique.

【0009】続いて、図10の(3)に示すように、こ
の上記溝113の内面にバリアメタル層114を形成
し、さらに導電体として銅を埋め込む。その後、溝11
3からはみ出したバリアメタル層114と銅とを、化学
的機械研磨(以下CMPという、CMPはChemical Mec
hanical Polishing の略)法により、除去し、その表面
を平坦化する。このようにして、溝113の内部にバリ
アメタル層114を介して銅からなる配線115を形成
する。この図では、バリアメタル層114は、第1の絶
縁層111および第2の絶縁層112への拡散(移動)
を防止するためのものであり、現在はタンタルもしくは
タンタル化合物もしくはタンタル合金が用いられること
が多い。その他の材料では、チタン、チタン合金、タン
グステン等が用いられている。
[0009] Subsequently, as shown in FIG. 10 C, a barrier metal layer 114 is formed on the inner surface of the groove 113, and copper is buried as a conductor. Then, the groove 11
3 is removed by chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP).
hanical polishing (abbreviation), and the surface is flattened. Thus, the wiring 115 made of copper is formed inside the groove 113 via the barrier metal layer 114. In this figure, the barrier metal layer 114 is diffused (moved) into the first insulating layer 111 and the second insulating layer 112.
At present, tantalum, a tantalum compound, or a tantalum alloy is often used. As other materials, titanium, a titanium alloy, tungsten, or the like is used.

【0010】その後、図10の(4)に示すように、配
線115の上部を被覆するように、第2の絶縁層112
上に窒化膜(例えば窒化シリコン膜)116を形成す
る。この窒化膜116は配線115中の銅の上部への拡
散を防止するためのものである。
[0010] Thereafter, as shown in FIG. 10 (4), a second insulating layer 112 is formed so as to cover the upper portion of the wiring 115.
A nitride film (for example, a silicon nitride film) 116 is formed thereon. This nitride film 116 is for preventing copper in the wiring 115 from diffusing to the upper part.

【0011】上記図10では、溝113中に銅からなる
配線115を形成した場合を示したが、下層配線との接
続孔を上層配線を埋め込む溝と同時に形成し、その溝と
接続孔とに同時に導電体を埋め込むデュアルダマシン法
でも、溝内に形成されるバリアメタル層と配線上に形成
される窒化膜とは同様なる構成を有している。
Although FIG. 10 shows a case where the wiring 115 made of copper is formed in the groove 113, a connection hole for the lower wiring is formed simultaneously with the groove for embedding the upper wiring, and the groove and the connection hole are formed. At the same time, even in the dual damascene method of embedding a conductor, the barrier metal layer formed in the trench and the nitride film formed on the wiring have the same configuration.

【0012】一方、銅を導電材料にするための問題点が
指摘されている。すなわち、銅はアルミニウムのように
種々の材料と容易に酸化物を形成する材料ではないの
で、層間絶縁膜および配線間絶縁膜中を容易に移動(拡
散)する。したがって、半導体装置において、銅配線を
実現するためには、銅の移動を阻止するいわゆるバリア
層の形成が必須技術になる。そのため、バリア層によっ
て、確実に銅の移動を阻止する必要がある。
On the other hand, problems have been pointed out for using copper as a conductive material. That is, since copper is not a material that easily forms an oxide with various materials like aluminum, copper easily moves (diffuses) in the interlayer insulating film and the wiring insulating film. Therefore, in a semiconductor device, formation of a so-called barrier layer for preventing movement of copper is an essential technology in order to realize copper wiring. Therefore, it is necessary to surely prevent the movement of copper by the barrier layer.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術で説明した配線構造では、配線溝の内面に形成した
バリアメタル層と銅配線の上面に形成した窒化膜との接
触面積が少なく、また銅配線の上面と、バリアメタル層
と窒化膜との接触面とがほぼ同一平面上に存在している
ため、例えば銅配線のストレスによって、バリアメタル
層と窒化膜とが剥がされた場合には、銅配線の銅がバリ
アメタル層と窒化膜との界面より酸化シリコン膜方向に
移動してしまう。それは、銅が非常に移動し易い物質で
あるためである。そのことが、リーク電流の原因にな
り、最悪の場合には隣接する銅配線との短絡を引き起こ
すことになる。
However, in the wiring structure described in the prior art, the contact area between the barrier metal layer formed on the inner surface of the wiring groove and the nitride film formed on the upper surface of the copper wiring is small, Since the upper surface of the wiring and the contact surface between the barrier metal layer and the nitride film are substantially on the same plane, for example, when the barrier metal layer and the nitride film are peeled off due to the stress of the copper wiring, Copper of the copper wiring moves from the interface between the barrier metal layer and the nitride film toward the silicon oxide film. This is because copper is a very mobile substance. This causes a leak current, and in the worst case, causes a short circuit with an adjacent copper wiring.

【0014】また、銅は、2種類の材料が積層された界
面や各種材料の表面拡散が非常に大きいことが報告され
ている。例えば、1998 International Conference on S
olidState Devices and Materialsにおいて、S.U.
KimらがBCBと窒化シリコン膜との界面での加工時
の欠陥に誘起された異常拡散を報告している。これによ
り、銅配線では、熱拡散だけを留意するだけでは不十分
であることがわかった。
It is also reported that copper has an extremely large interface at which two kinds of materials are laminated and a very large surface diffusion of various materials. For example, 1998 International Conference on S
olidState Devices and Materials U.
Kim et al. Report anomalous diffusion induced by defects during processing at the interface between the BCB and the silicon nitride film. As a result, it has been found that it is not sufficient to pay attention only to thermal diffusion in copper wiring.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体装置およびその製造方法で
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a semiconductor device and a method of manufacturing the same to solve the above-mentioned problems.

【0016】半導体装置は、層間絶縁膜に形成した凹部
の内部に配線を備えた半導体装置において、配線の下部
側より当該配線を被覆する第1のバリア層と、配線の上
部側より当該配線を被覆する第2のバリア層とを備え、
第1のバリア層と第2のバリア層とが重なりあって配線
が被覆されているものである。
In a semiconductor device having a wiring in a recess formed in an interlayer insulating film, a first barrier layer covering the wiring from a lower side of the wiring and a wiring from an upper side of the wiring are formed by the first barrier layer. A second barrier layer for coating,
The first barrier layer and the second barrier layer overlap each other to cover the wiring.

【0017】上記半導体装置では、配線の下部側より当
該配線を被覆する第1のバリア層と、配線の上部側より
当該配線を被覆する第2のバリア層とを備え、第1のバ
リア層と第2のバリア層とが重なりあって配線が被覆さ
れていることから、配線のストレスが第1のバリア層お
よび第2のバリア層に加えられても、第1のバリア層と
第2のバリア層とが重なり合っていることにより、たと
え、どちらかのバリア層がずれたとしても、重なり合っ
ている部分で第1のバリア層と第2のバリア層とは接触
を保持している。すなわち、第1のバリア層と第2のバ
リア層とが重なり合うことにより、バリア層同志の密着
力が強化されている。そのため、第1のバリア層と第2
のバリア層とが離れて、その間から配線を構成する金属
が外部に移動(もしくは拡散)することがない。したが
って、配線が銅もしくは銅合金で形成され、配線の周囲
に酸化シリコンの層間絶縁膜が形成されていても、配線
中の銅、例えばイオン化した銅が層間絶縁膜中に移動す
ることがない。
In the above-described semiconductor device, the semiconductor device includes a first barrier layer covering the wiring from the lower side of the wiring, and a second barrier layer covering the wiring from the upper side of the wiring. Since the wiring is covered by overlapping with the second barrier layer, even if stress of the wiring is applied to the first barrier layer and the second barrier layer, the first barrier layer and the second barrier layer are applied. Due to the overlapping of the layers, even if one of the barrier layers is displaced, the first barrier layer and the second barrier layer maintain contact at the overlapping portion. That is, since the first barrier layer and the second barrier layer overlap, the adhesion between the barrier layers is enhanced. Therefore, the first barrier layer and the second barrier layer
And the metal constituting the wiring does not move (or diffuse) to the outside from the barrier layer. Therefore, even if the wiring is formed of copper or a copper alloy and the silicon oxide interlayer insulating film is formed around the wiring, copper in the wiring, for example, ionized copper does not move into the interlayer insulating film.

【0018】第1の半導体装置の製造方法は、絶縁膜に
凹部を形成した後、この凹部の内面に第1のバリア層を
形成するとともに凹部の内部に導電体を埋め込むことで
配線を形成する工程と、配線の周囲の絶縁膜を除去し
て、絶縁膜表面より配線と第1のバリア層とを突出させ
る工程と、配線の上部側を覆うとともに配線の側部で第
1のバリア層と重なり合って配線を第1バリア層ととも
に覆う第2のバリア層を形成する工程とを備えた製造方
法である。
According to the first method of manufacturing a semiconductor device, after forming a concave portion in an insulating film, a first barrier layer is formed on the inner surface of the concave portion, and a conductor is formed by embedding a conductor inside the concave portion. Removing the insulating film around the wiring to project the wiring and the first barrier layer from the surface of the insulating film; and covering the upper side of the wiring and forming the first barrier layer on the side of the wiring. Forming a second barrier layer that overlaps and covers the wiring together with the first barrier layer.

【0019】上記第1の半導体装置の製造方法では、絶
縁膜に形成した凹部の内面に第1のバリア層を形成する
とともに凹部の内部に導電体を埋め込むことで配線を形
成する工程と、配線の周囲の絶縁膜を除去して、絶縁膜
表面より配線と第1のバリア層とを突出させる工程と、
配線の上部側を覆うとともに配線の側部で第1のバリア
層と重なり合って配線を第1バリア層とともに覆う第2
のバリア層を形成する工程とを備えていることから、配
線は第1のバリア層と第2のバリア層とにより被覆され
る。
In the first method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming a wiring by forming a first barrier layer on an inner surface of a concave portion formed in an insulating film and embedding a conductor in the concave portion; Removing the insulating film around the substrate and projecting the wiring and the first barrier layer from the surface of the insulating film;
A second cover that covers an upper side of the wiring and overlaps the first barrier layer on the side of the wiring to cover the wiring together with the first barrier layer;
The wiring is covered with the first barrier layer and the second barrier layer.

【0020】そのため、配線のストレスが第1のバリア
層および第2のバリア層に加えられても、第1のバリア
層と第2のバリア層とが重なり合っていることにより、
たとえ、どちらかのバリア層がずれたとしても、重なり
合っている部分で第1のバリア層と第2のバリア層との
接触が保たれる。すなわち、第1のバリア層と第2のバ
リア層とを重なり合うように形成することにより、バリ
ア層同志の密着力が強化されている。したがって、第1
のバリア層と第2のバリア層とが離れないので、その間
に隙間が開いて配線を構成する金属が外部に移動(もし
くは拡散)することはない。よって、配線を銅もしくは
銅合金で形成したとしても、配線中の銅が絶縁膜中に移
動することはない。
Therefore, even if stress of the wiring is applied to the first barrier layer and the second barrier layer, the first barrier layer and the second barrier layer are overlapped with each other.
Even if one of the barrier layers is displaced, the contact between the first barrier layer and the second barrier layer is maintained at the overlapping portion. That is, by forming the first barrier layer and the second barrier layer so as to overlap with each other, the adhesion between the barrier layers is enhanced. Therefore, the first
Since the barrier layer and the second barrier layer do not separate from each other, there is no gap between them and the metal constituting the wiring does not move (or diffuse) to the outside. Therefore, even if the wiring is formed of copper or a copper alloy, copper in the wiring does not move into the insulating film.

【0021】第2の半導体装置の製造方法は、絶縁膜に
凹部を形成した後、この凹部の内面に第1のバリア層を
形成するとともに凹部の内部に導電体を埋め込むことで
配線を形成する工程と、第1のバリア層の上側部近傍の
絶縁膜を除去して溝を形成する工程と、配線の上部側を
覆うとともに溝を埋め込む状態に第2のバリア層を形成
する工程とを備えた製造方法である。
According to the second method of manufacturing a semiconductor device, after forming a recess in an insulating film, a first barrier layer is formed on the inner surface of the recess and a conductor is formed by embedding a conductor inside the recess. Forming a groove by removing an insulating film near an upper portion of the first barrier layer; and forming a second barrier layer so as to cover an upper side of the wiring and fill the groove. Manufacturing method.

【0022】上記第2の半導体装置の製造方法では、絶
縁膜に形成した凹部の内面に第1のバリア層を形成する
とともに凹部の内部に導電体を埋め込むことで配線を形
成する工程と、第1のバリア層の上側部近傍の絶縁膜を
除去して溝を形成する工程と、配線の上部側を覆うとと
もに溝を埋め込む状態に第2のバリア層を形成する工程
とを備えていることから、配線は第1のバリア層と第2
のバリア層とにより被覆される。
In the second method for manufacturing a semiconductor device, a step of forming a first barrier layer on the inner surface of the concave portion formed in the insulating film and forming a wiring by embedding a conductor inside the concave portion; The method includes the steps of forming a groove by removing the insulating film near the upper part of the first barrier layer, and forming the second barrier layer so as to cover the upper side of the wiring and fill the groove. , The wiring is connected to the first barrier layer and the second barrier layer.
With a barrier layer.

【0023】そのため、配線のストレスが第1のバリア
層および第2のバリア層に加えられても、第1のバリア
層と第2のバリア層とが重なり合っていることにより、
たとえ、どちらかのバリア層がずれたとしても、重なり
合っている部分で第1のバリア層と第2のバリア層との
接触が保たれる。すなわち、第1のバリア層と第2のバ
リア層とを重なり合うように形成することにより、バリ
ア層同志の密着力が強化されるためである。したがっ
て、第1のバリア層と第2のバリア層とが離れないの
で、その間に隙間が開いて配線を構成する金属が外部に
移動(もしくは拡散)することはない。よって、配線を
銅もしくは銅合金で形成したとしても、配線中の銅が絶
縁膜中に移動することはない。
Therefore, even if stress of the wiring is applied to the first barrier layer and the second barrier layer, the first barrier layer and the second barrier layer are overlapped with each other.
Even if one of the barrier layers is displaced, the contact between the first barrier layer and the second barrier layer is maintained at the overlapping portion. That is, by forming the first barrier layer and the second barrier layer so as to overlap each other, the adhesion between the barrier layers is strengthened. Therefore, since the first barrier layer and the second barrier layer do not separate from each other, a gap does not open between the first barrier layer and the second barrier layer, and the metal forming the wiring does not move (or diffuse) to the outside. Therefore, even if the wiring is formed of copper or a copper alloy, copper in the wiring does not move into the insulating film.

【0024】第3の半導体装置の製造方法は、絶縁膜に
凹部を形成した後、この凹部の内面に第1のバリア層を
形成するとともに凹部の内部に導電体を埋め込むことで
配線を形成する工程と、絶縁膜表面よりも低くなるよう
に配線の上部を除去する工程と、配線の上部側を覆うと
ともに配線の上側部で第1のバリア層と重なり合って配
線を第1バリア層とともに覆う第2のバリア層を形成す
る工程とを備えた製造方法である。
According to the third method of manufacturing a semiconductor device, after forming a concave portion in an insulating film, a first barrier layer is formed on the inner surface of the concave portion, and a conductor is formed by embedding a conductor inside the concave portion. Removing the upper part of the wiring so as to be lower than the surface of the insulating film; and covering the upper side of the wiring and overlapping the first barrier layer at the upper part of the wiring to cover the wiring together with the first barrier layer. Forming a second barrier layer.

【0025】上記第3の半導体装置の製造方法では、絶
縁膜に形成した凹部の内面に第1のバリア層を形成する
とともに凹部の内部に導電体を埋め込むことで配線を形
成する工程と、絶縁膜表面よりも低くなるように配線の
上部を除去する工程と、配線の上部側を覆うとともに配
線の上側部で第1のバリア層と重なり合って配線を第1
バリア層とともに覆う第2のバリア層を形成する工程と
を備えていることから、配線は第1のバリア層と第2の
バリア層とにより被覆される。
In the third method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming a wiring by forming a first barrier layer on the inner surface of the concave portion formed in the insulating film and embedding a conductor in the concave portion; Removing the upper part of the wiring so as to be lower than the film surface; and covering the upper side of the wiring and overlapping the first barrier layer with the upper part of the wiring to form the first wiring.
Forming a second barrier layer covering the barrier layer together with the barrier layer, so that the wiring is covered with the first barrier layer and the second barrier layer.

【0026】そのため、配線のストレスが第1のバリア
層および第2のバリア層に加えられても、第1のバリア
層と第2のバリア層とが重なり合っていることにより、
たとえ、どちらかのバリア層がずれたとしても、重なり
合っている部分で第1のバリア層と第2のバリア層との
接触が保たれる。すなわち、第1のバリア層と第2のバ
リア層とを重なり合うように形成することにより、バリ
ア層同志の密着力が強化されるためである。したがっ
て、第1のバリア層と第2のバリア層とが離れないの
で、その間に隙間が開いて配線を構成する金属が外部に
移動(もしくは拡散)することはない。よって、配線を
銅もしくは銅合金で形成したとしても、配線中の銅が絶
縁膜中に移動することはない。
Therefore, even if the stress of the wiring is applied to the first barrier layer and the second barrier layer, the first barrier layer and the second barrier layer are overlapped with each other.
Even if one of the barrier layers is displaced, the contact between the first barrier layer and the second barrier layer is maintained at the overlapping portion. That is, by forming the first barrier layer and the second barrier layer so as to overlap each other, the adhesion between the barrier layers is strengthened. Therefore, since the first barrier layer and the second barrier layer do not separate from each other, a gap does not open between the first barrier layer and the second barrier layer, and the metal forming the wiring does not move (or diffuse) to the outside. Therefore, even if the wiring is formed of copper or a copper alloy, copper in the wiring does not move into the insulating film.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置に係わる第1
の実施の形態を、図1の概略構成断面図によって説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment According to a Semiconductor Device of the Present Invention
Will be described with reference to the schematic cross-sectional view of FIG.

【0028】図1に示すように、半導体装置の一部を構
成する層間絶縁膜21には凹部(以下、配線溝として説
明する)22が形成されている。上記層間絶縁膜21
は、例えば酸化シリコンで形成されている。この配線溝
22には、第1のバリア層23を介して配線24が上記
層間絶縁膜21の上面より突出する状態に形成されてい
る。このように、第1のバリア層23は上記配線24を
下部側より被覆している。第1のバリア層23は、銅原
子および銅イオンに対してバリア性を有するような材料
として、例えば窒化タンタルもしくはタンタルで形成さ
れている。上記配線24は、例えば銅もしくは銅合金で
形成されている。
As shown in FIG. 1, a concave portion (hereinafter referred to as a wiring groove) 22 is formed in an interlayer insulating film 21 constituting a part of a semiconductor device. The interlayer insulating film 21
Is formed of, for example, silicon oxide. In the wiring groove 22, a wiring 24 is formed so as to protrude from the upper surface of the interlayer insulating film 21 via a first barrier layer 23. Thus, the first barrier layer 23 covers the wiring 24 from below. The first barrier layer 23 is formed of, for example, tantalum nitride or tantalum as a material having a barrier property against copper atoms and copper ions. The wiring 24 is formed of, for example, copper or a copper alloy.

【0029】さらに上記配線24を上部側より被覆する
第2のバリア層25が、上記第1のバリア層23と上記
配線24の側部(側面)で重なり合う状態に形成されて
いる。この第2バリア層25は、銅原子および銅イオン
に対してバリア性を有するような材料として、例えば窒
化シリコンで形成されている。このようにして、配線2
4は第1のバリア層23と第2のバリア層25とによっ
て被覆されている。
Further, a second barrier layer 25 for covering the wiring 24 from above is formed so as to overlap the first barrier layer 23 on the side (side surface) of the wiring 24. The second barrier layer 25 is formed of, for example, silicon nitride as a material having a barrier property against copper atoms and copper ions. Thus, the wiring 2
4 is covered with a first barrier layer 23 and a second barrier layer 25.

【0030】なお、上記層間絶縁膜21は、図示はしな
いが、例えば半導体基板上に形成されたトランジスタ、
容量、抵抗等の半導体素子や配線を被覆するものであっ
てもよく、または平坦化のためのものであってもよく、
または配線層を被覆するものであってもよい。すなわ
ち、通常の半導体装置に用いられている層間絶縁膜であ
る。
Although not shown, the interlayer insulating film 21 is, for example, a transistor formed on a semiconductor substrate,
Capacitance, may cover the semiconductor elements and wiring such as resistance, or may be for planarization,
Alternatively, it may cover the wiring layer. That is, it is an interlayer insulating film used in a normal semiconductor device.

【0031】上記第1の実施の形態では、配線24の下
部側よりこの配線24を被覆する第1のバリア層23
と、上記配線24の上部側よりこの配線24を被覆する
第2のバリア層25とを備え、第1のバリア層23と第
2のバリア層25とが配線24の側部で重なりあって配
線24が被覆されていることから、配線24のストレス
が第1のバリア層23および第2のバリア層25に加え
られても、第1のバリア層23と第2のバリア層25と
が重なり合っていることにより、たとえ、どちらかのバ
リア層(例えば第2のバリア層25)がずれたとして
も、重なりあっている部分で第1のバリア層23と第2
のバリア層25とは接触を保持している。
In the first embodiment, the first barrier layer 23 covering the wiring 24 from the lower side of the wiring 24
And a second barrier layer 25 that covers the wiring 24 from above the wiring 24. The first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap each other on the side of the wiring 24 and Since the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 are covered with each other, the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap even when the stress of the wiring 24 is applied to the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25. Therefore, even if one of the barrier layers (for example, the second barrier layer 25) is displaced, the first barrier layer 23 and the second barrier layer 23 are overlapped with each other.
The contact with the barrier layer 25 is maintained.

【0032】すなわち、第1のバリア層23と第2のバ
リア層25とが重なり合うことにより、バリア層同志の
密着力が強化されている。そのため、第1のバリア層2
3と第2のバリア層25とが離れて、その間から配線2
4を構成する金属が外部、すなわち層間絶縁膜21の方
向に移動(もしくは拡散)することがない。すなわち、
配線24のストレスが働いても、第1のバリア層23と
第2のバリア層25とで配線24を被覆している状態は
変わらない。したがって、配線24を構成する銅が、例
えばイオン化して配線24の周囲の層間絶縁膜21中に
移動することがない。
That is, since the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap, the adhesion between the barrier layers is enhanced. Therefore, the first barrier layer 2
3 and the second barrier layer 25 are separated from each other,
4 does not move (or diffuse) toward the outside, that is, in the direction of the interlayer insulating film 21. That is,
Even if the stress of the wiring 24 acts, the state where the wiring 24 is covered with the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 does not change. Therefore, the copper constituting the wiring 24 does not ionize and move into the interlayer insulating film 21 around the wiring 24, for example.

【0033】次に、本発明の半導体装置に係わる第2の
実施の形態を、図2の概略構成断面図によって説明す
る。なお、図2では、前記図1と同様の構成部品には同
一符号を付与する。
Next, a second embodiment according to the semiconductor device of the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. In FIG. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0034】図2に示すように、半導体装置の一部を構
成する層間絶縁膜21には凹部(以下、配線溝として説
明する)22が形成されている。上記層間絶縁膜21
は、例えば酸化シリコンで形成されている。この配線溝
22には、第1のバリア層23を介して配線24が形成
されている。このように、第1のバリア層23は上記配
線24を下部側より被覆している。第1のバリア層23
は、銅原子および銅イオンに対してバリア性を有するよ
うな材料として、例えば窒化タンタルもしくはタンタル
で形成されている。上記配線24は、例えば銅もしくは
銅合金で形成されている。
As shown in FIG. 2, a concave portion (hereinafter referred to as a wiring groove) 22 is formed in an interlayer insulating film 21 constituting a part of the semiconductor device. The interlayer insulating film 21
Is formed of, for example, silicon oxide. In this wiring groove 22, a wiring 24 is formed with a first barrier layer 23 interposed therebetween. Thus, the first barrier layer 23 covers the wiring 24 from below. First barrier layer 23
Is formed of a material having a barrier property against copper atoms and copper ions, for example, tantalum nitride or tantalum. The wiring 24 is formed of, for example, copper or a copper alloy.

【0035】さらに上記第1のバリア層23の上側部の
層間絶縁膜21には溝26が形成され、その溝26を埋
め込むようにかつ上記配線24を上部側より被覆するよ
うに第2のバリア層25が形成されている。このように
第2のバリア層25が形成されていることから、第2の
バリア層25は上記第1のバリア層23と上記配線24
の側部(側面)で重なり合う状態になっている。この第
2バリア層25は、銅原子および銅イオンに対してバリ
ア性を有するような材料として、例えば窒化シリコンで
形成されている。もしくは、炭化シリコン、タンタル、
タンタル合金、窒化タンタル等で形成することも可能で
ある。このようにして、配線24は第1のバリア層23
と第2のバリア層25とによって被覆されている。
Further, a groove 26 is formed in the interlayer insulating film 21 above the first barrier layer 23, and a second barrier is formed so as to fill the groove 26 and cover the wiring 24 from above. Layer 25 is formed. Since the second barrier layer 25 is formed as described above, the second barrier layer 25 is formed by the first barrier layer 23 and the wiring 24.
Are in a state of being overlapped on the side portions (side surfaces). The second barrier layer 25 is formed of, for example, silicon nitride as a material having a barrier property against copper atoms and copper ions. Or silicon carbide, tantalum,
It is also possible to use a tantalum alloy, tantalum nitride, or the like. In this manner, the wiring 24 is connected to the first barrier layer 23
And the second barrier layer 25.

【0036】上記第2の実施の形態では、配線24の側
部で第1のバリア層23と第2のバリア層25とが重な
り合う状態に、第1のバリア層23と第2のバリア層2
5とで配線24を被覆しているので、前記第1の実施の
形態を同様に、配線24を構成する銅が、例えばイオン
化して配線24の周囲の層間絶縁膜21中に移動するの
を、第1のバリア層23と第2のバリア層25とで阻止
することができる。
In the second embodiment, the first barrier layer 23 and the second barrier layer 2 are placed such that the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap on the side of the wiring 24.
5 covers the wiring 24, similarly to the first embodiment, it is assumed that the copper constituting the wiring 24 is ionized and moves into the interlayer insulating film 21 around the wiring 24, for example. , The first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 can be used.

【0037】次に、本発明の半導体装置に係わる第3の
実施の形態を、図3の概略構成断面図によって説明す
る。なお、図3では、前記図1と同様の構成部品には同
一符号を付与する。
Next, a third embodiment of the semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. In FIG. 3, the same reference numerals are given to the same components as those in FIG.

【0038】図3に示すように、半導体装置の一部を構
成する層間絶縁膜21には凹部(以下、配線溝として説
明する)22が形成されている。上記層間絶縁膜21
は、例えば酸化シリコンで形成されている。この配線溝
22には、第1のバリア層23を介して配線24が形成
されている。このように、第1のバリア層23は上記配
線24を下部側より被覆している。第1のバリア層23
は、銅原子および銅イオンに対してバリア性を有するよ
うな材料として、例えば窒化タンタルもしくはタンタル
で形成されている。上記配線24は、例えば銅もしくは
銅合金で形成されている。
As shown in FIG. 3, a concave portion (hereinafter, referred to as a wiring groove) 22 is formed in an interlayer insulating film 21 constituting a part of the semiconductor device. The interlayer insulating film 21
Is formed of, for example, silicon oxide. In this wiring groove 22, a wiring 24 is formed with a first barrier layer 23 interposed therebetween. Thus, the first barrier layer 23 covers the wiring 24 from below. First barrier layer 23
Is formed of a material having a barrier property against copper atoms and copper ions, for example, tantalum nitride or tantalum. The wiring 24 is formed of, for example, copper or a copper alloy.

【0039】さらに上記第1のバリア層23の上側部近
傍の層間絶縁膜21には溝26が形成され、その溝26
を埋め込むようにかつ上記配線24を上部側より被覆す
るように第2のバリア層27が形成されている。このよ
うに第2のバリア層27が形成されていることから、第
2のバリア層27は上記第1のバリア層23と上記配線
24の側部(側面)で重なり合う状態になっている。こ
の第2バリア層27は、銅原子および銅イオンに対して
バリア性を有するような材料として、例えばアリールエ
ーテルのような低誘電率有機膜で形成されている。この
ようにして、配線24は第1のバリア層23と第2のバ
リア層27とによって被覆されている。
Further, a groove 26 is formed in the interlayer insulating film 21 near the upper portion of the first barrier layer 23.
And a second barrier layer 27 is formed so as to cover the wiring 24 from above. Since the second barrier layer 27 is thus formed, the second barrier layer 27 overlaps the first barrier layer 23 on the side (side surface) of the wiring 24. The second barrier layer 27 is formed of a low dielectric constant organic film such as an aryl ether, for example, as a material having a barrier property against copper atoms and copper ions. Thus, the wiring 24 is covered with the first barrier layer 23 and the second barrier layer 27.

【0040】なお、上記第2のバリア層に低誘電率有機
膜を用いることができるのは、低誘電率有機膜に対する
銅の拡散係数が小さいためである。
The low dielectric constant organic film can be used for the second barrier layer because the diffusion coefficient of copper with respect to the low dielectric constant organic film is small.

【0041】上記第3の実施の形態では、配線24の側
部で第1のバリア層23と第2のバリア層27とが重な
り合う状態に、第1のバリア層23と第2のバリア層2
7とで配線24を被覆しているので、前記第1の実施の
形態を同様に、配線24を構成する銅が、例えばイオン
化して配線24の周囲の層間絶縁膜21中に移動するの
を、第1のバリア層23と第2のバリア層27とで阻止
することができる。また、第2のバリア層27は、配線
24とその上部に形成される配線(図示せず)との配線
間の層間絶縁膜として用いることが可能である。
In the third embodiment, the first barrier layer 23 and the second barrier layer 2 are placed such that the first barrier layer 23 and the second barrier layer 27
7, the copper forming the wiring 24 is, for example, ionized and moved into the interlayer insulating film 21 around the wiring 24 in the same manner as in the first embodiment. , The first barrier layer 23 and the second barrier layer 27. Further, the second barrier layer 27 can be used as an interlayer insulating film between the wiring 24 and a wiring (not shown) formed thereon.

【0042】次に、本発明の半導体装置に係わる第4の
実施の形態を、図4の概略構成断面図によって説明す
る。なお、図4では、前記図1と同様の構成部品には同
一符号を付与する。
Next, a fourth embodiment according to the semiconductor device of the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0043】図4に示すように、半導体装置の一部を構
成する層間絶縁膜21には凹部(以下、配線溝として説
明する)22が形成されている。上記層間絶縁膜21
は、例えば酸化シリコンで形成されている。この配線溝
22の内壁(底部も含む)には、第1のバリア層23が
形成されている。上記第1のバリア層23は、銅原子お
よび銅イオンに対してバリア性を有するような材料とし
て、例えば窒化タンタルもしくはタンタルで形成されて
いる。さらに上記配線溝22には、上記第1のバリア層
23を介して配線24が上記層間絶縁膜21の上面より
凹んだ状態に形成されている。この配線24は、例えば
銅もしくは銅合金で形成されている。
As shown in FIG. 4, a concave portion (hereinafter referred to as a wiring groove) 22 is formed in an interlayer insulating film 21 constituting a part of the semiconductor device. The interlayer insulating film 21
Is formed of, for example, silicon oxide. A first barrier layer 23 is formed on the inner wall (including the bottom) of the wiring groove 22. The first barrier layer 23 is formed of, for example, tantalum nitride or tantalum as a material having a barrier property against copper atoms and copper ions. Further, in the wiring groove 22, a wiring 24 is formed so as to be recessed from the upper surface of the interlayer insulating film 21 via the first barrier layer 23. The wiring 24 is formed of, for example, copper or a copper alloy.

【0044】したがって、上記配線溝22内において上
記配線24の側方上にも上記第1のバリア層23が形成
され、その第1のバリア層23によって上記配線24の
下部側が被覆されている。
Accordingly, the first barrier layer 23 is also formed on the side of the wiring 24 in the wiring groove 22, and the lower side of the wiring 24 is covered with the first barrier layer 23.

【0045】さらに上記配線24を上部側より被覆する
第2のバリア層25が、上記第1のバリア層23と上記
配線溝22の側壁で重なり合う状態に形成されている。
この第2バリア層25は、銅原子および銅イオンに対し
てバリア性を有するような材料として、例えば窒化シリ
コンで形成されている。このようにして、配線24は第
1のバリア層23と第2のバリア層25とによって被覆
されている。
Further, a second barrier layer 25 for covering the wiring 24 from above is formed so as to overlap the first barrier layer 23 on the side wall of the wiring groove 22.
The second barrier layer 25 is formed of, for example, silicon nitride as a material having a barrier property against copper atoms and copper ions. In this manner, the wiring 24 is covered with the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25.

【0046】なお、上記層間絶縁膜21は、図示はしな
いが、例えば半導体基板上に形成されたトランジスタ、
容量、抵抗等の半導体素子や配線を被覆するものであっ
てもよく、または平坦化のためのものであってもよく、
または配線層を被覆するものであってもよい。すなわ
ち、通常の半導体装置に用いられている層間絶縁膜であ
る。
Although not shown, the interlayer insulating film 21 is, for example, a transistor formed on a semiconductor substrate,
Capacitance, may cover the semiconductor elements and wiring such as resistance, or may be for planarization,
Alternatively, it may cover the wiring layer. That is, it is an interlayer insulating film used in a normal semiconductor device.

【0047】上記第4の実施の形態では、配線24の下
部側よりこの配線24を被覆する第1のバリア層23
と、上記配線24の上部側よりこの配線24を被覆する
第2のバリア層25とを備え、第1のバリア層23と第
2のバリア層25とが配線溝22の側部で重なりあって
配線24が被覆されていることから、配線24のストレ
スが第1のバリア層23および第2のバリア層25に加
えられても、第1のバリア層23と第2のバリア層25
とが重なり合っていることにより、たとえ、どちらかの
バリア層(例えば第2のバリア層25)がずれたとして
も、重なりあっている部分で第1のバリア層23と第2
のバリア層25との接触は保持される。
In the fourth embodiment, the first barrier layer 23 covering the wiring 24 from the lower side of the wiring 24
And a second barrier layer 25 covering the wiring 24 from the upper side of the wiring 24, wherein the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap on the side of the wiring groove 22. Since the wiring 24 is covered, even if stress of the wiring 24 is applied to the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25, the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25
Are overlapped with each other, so that even if one of the barrier layers (for example, the second barrier layer 25) is displaced, the first barrier layer 23 and the second barrier layer 23
Is kept in contact with the barrier layer 25.

【0048】すなわち、第1のバリア層23と第2のバ
リア層25とが重なり合うことにより、バリア層同志の
密着力が強化されている。そのため、第1のバリア層2
3と第2のバリア層25とが離れて、その間から配線2
4を構成する金属が外部、すなわち層間絶縁膜21の方
向に移動(もしくは拡散)することがない。すなわち、
配線24のストレスが働いても、第1のバリア層23と
第2のバリア層25とで配線24を被覆している状態は
変わらない。したがって、配線24を構成する銅が、例
えばイオン化して配線24の周囲の層間絶縁膜21中に
移動することがない。
That is, since the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap, the adhesion between the barrier layers is strengthened. Therefore, the first barrier layer 2
3 and the second barrier layer 25 are separated from each other,
4 does not move (or diffuse) toward the outside, that is, in the direction of the interlayer insulating film 21. That is,
Even if the stress of the wiring 24 acts, the state where the wiring 24 is covered with the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 does not change. Therefore, the copper constituting the wiring 24 does not ionize and move into the interlayer insulating film 21 around the wiring 24, for example.

【0049】次に、本発明の第1の製造方法に係わる実
施の形態を、図5の製造工程図によって説明する。図5
では、一例として、前記図1によって説明した半導体装
置の製造方法を示し、前記図1で示した構成部品と同様
の部品には同一符号を付与する。
Next, an embodiment according to the first manufacturing method of the present invention will be described with reference to a manufacturing process diagram of FIG. FIG.
Here, as an example, a method of manufacturing the semiconductor device described with reference to FIG. 1 will be described, and parts that are the same as the constituent parts illustrated in FIG.

【0050】図5の(1)に示すように、半導体基板
(図示省略)には、半導体素子(例えば、トランジス
タ、容量、抵抗等)が形成され、さらに下層配線、配線
パターン等が形成されている。そのような半導体基板上
には、それらの素子、配線等を覆う絶縁膜11が形成さ
れている。その絶縁膜11上に、層間絶縁膜21を形成
する。この層間絶縁膜21は、例えばアリールエーテル
等の低誘電率有機膜と酸化シリコン膜との積層膜で形成
する。もしくは、フッ素樹脂膜と酸化シリコン膜との積
層膜、酸化フッ素化シリコン膜、有機SOG膜、無機S
OG膜等の、いわゆる低誘電率膜で形成する。特に、デ
ザインルールが0.13μm世代以降のデバイスでは、
低誘電率膜を含むことが必要である。
As shown in FIG. 5A, a semiconductor element (for example, a transistor, a capacitor, a resistor, etc.) is formed on a semiconductor substrate (not shown), and a lower layer wiring, a wiring pattern and the like are formed thereon. I have. On such a semiconductor substrate, an insulating film 11 covering these elements, wirings and the like is formed. On the insulating film 11, an interlayer insulating film 21 is formed. The interlayer insulating film 21 is formed of a laminated film of a low dielectric constant organic film such as an aryl ether and a silicon oxide film. Alternatively, a laminated film of a fluororesin film and a silicon oxide film, a fluorinated silicon oxide film, an organic SOG film, an inorganic S film
It is formed of a so-called low dielectric constant film such as an OG film. In particular, for devices with design rules of 0.13 μm generation or later,
It is necessary to include a low dielectric constant film.

【0051】その後、一般的に知られているダマシン法
によって、層間絶縁膜21に凹部(以下、配線溝として
説明する)22を形成した後、配線溝22の内面に第1
のバリア層23を、銅原子および銅イオンに対してバリ
ア性を有するような材料として、例えば窒化タンタルも
しくはタンタルで形成する。さらに、配線溝22の内面
に第1のバリア層23を介して銅のシード層を形成した
後、電解めっき法等により、配線溝22の内部を導電体
(例えば銅)で埋め込む。その後、例えばCMPによ
り、層間絶縁膜21上の余分な銅および第1のバリア層
23を除去して、配線溝22の内部に第1のバリア層2
3を介して銅からなる配線24を形成する。
After that, a concave portion (hereinafter, referred to as a wiring groove) 22 is formed in the interlayer insulating film 21 by a generally known damascene method.
Is formed of, for example, tantalum nitride or tantalum as a material having a barrier property against copper atoms and copper ions. Further, after a copper seed layer is formed on the inner surface of the wiring groove 22 via the first barrier layer 23, the inside of the wiring groove 22 is filled with a conductor (for example, copper) by an electrolytic plating method or the like. Thereafter, the excess copper and the first barrier layer 23 on the interlayer insulating film 21 are removed by, for example, CMP, and the first barrier layer 2 is formed inside the wiring groove 22.
Then, a wiring 24 made of copper is formed through the wiring 3.

【0052】次に、図5の(2)に示すように、配線2
4の周囲の層間絶縁膜21をエッチングにより除去し
て、層間絶縁膜21の表面より配線24と第1のバリア
層23とを突出させる。したがって、第1のバリア層2
3は上記配線24を下部側より被覆している状態になっ
ている。
Next, as shown in FIG.
The wiring 24 and the first barrier layer 23 protrude from the surface of the interlayer insulating film 21 by removing the interlayer insulating film 21 around 4 by etching. Therefore, the first barrier layer 2
Reference numeral 3 denotes a state in which the wiring 24 is covered from below.

【0053】上記エッチングでは、層間絶縁膜21が酸
化シリコン膜の場合、例えば濃度が0.1%〜1.0%
のフッ酸水溶液、ここでは一例として0.5%のフッ酸
水溶液を用いて、ウェットエッチングにより除去する。
なお、0.1%未満の濃度のフッ酸水溶液を用いたウエ
ットエッチングではエッチングレートが遅くなるために
実用的ではなく、1.0%を越えるフッ酸水溶液を用い
たウエットエッチングでは金属部分もエッチングされて
しまうので好ましくない。また、層間絶縁膜21が、ア
リールエーテルのような低誘電率有機膜の場合には、水
素プラズマエッチングもしくは窒素プラズマエッチング
により除去する。なお、酸素プラズマエッチングを用い
ることは、配線24の銅を酸化させ、不良の原因となる
ため、好ましくない。また、配線24の酸化防止の観点
から、このエッチングと次に行う第2のバリア層の形成
までを非酸化性雰囲気で行うことが望ましい。すなわ
ち、いわゆるin situ 処理を行うことが望ましい。
In the above etching, when the interlayer insulating film 21 is a silicon oxide film, for example, the concentration is 0.1% to 1.0%.
Using a hydrofluoric acid aqueous solution of, for example, a 0.5% hydrofluoric acid aqueous solution as an example, is removed by wet etching.
It is not practical to perform wet etching using a hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of less than 0.1% because the etching rate becomes slow. In wet etching using a hydrofluoric acid aqueous solution exceeding 1.0%, a metal portion is also etched. It is not preferable because it is done. When the interlayer insulating film 21 is a low dielectric constant organic film such as an aryl ether, it is removed by hydrogen plasma etching or nitrogen plasma etching. Note that using oxygen plasma etching is not preferable because copper in the wiring 24 is oxidized and causes a defect. From the viewpoint of preventing the wiring 24 from being oxidized, it is desirable to perform this etching and the subsequent formation of the second barrier layer in a non-oxidizing atmosphere. That is, it is desirable to perform a so-called in situ treatment.

【0054】また、上記層間絶縁膜21のエッチングを
フッ化炭素系のガスを用いたドライエッチングにより行
うことも可能である。この場合、第1のバリア層23の
上部もエッチングされる場合がある。なお、第1のバリ
ア層23の上部がエッチングされたとしても、その後に
形成される第2のバリア層の第1のバリア層23に対す
る重なり量が十分に確保できるように、すなわち、エッ
チング後の層間絶縁膜21の表面より第1のバリア層2
3を30nm以上の高さに残すように、上記エッチング
を行う必要がある。
The etching of the interlayer insulating film 21 can be performed by dry etching using a fluorocarbon-based gas. In this case, the upper part of the first barrier layer 23 may be etched. Note that even if the upper portion of the first barrier layer 23 is etched, the amount of overlap of the subsequently formed second barrier layer with the first barrier layer 23 can be sufficiently ensured, that is, after the etching, The first barrier layer 2 from the surface of the interlayer insulating film 21
It is necessary to perform the above-mentioned etching so that 3 remains at a height of 30 nm or more.

【0055】上記層間絶縁膜21のエッチングによっ
て、層間絶縁膜21と第1のバリア層23との段差の高
さを少なくとも30nm以上に形成することが好まし
い。もし、上記段差が30nm以下の場合には、後に形
成する第2のバリア層との重なり部分が少なくなり、十
分なバリア性を確保することが困難になり、従来のバリ
ア層の構造と同様になってしまうためである。
It is preferable that the height of the step between the interlayer insulating film 21 and the first barrier layer 23 be at least 30 nm or more by etching the interlayer insulating film 21. If the step is 30 nm or less, the overlapping portion with the second barrier layer to be formed later is reduced, and it is difficult to secure sufficient barrier properties. It is because it becomes.

【0056】次に、図5の(3)に示すように、上記配
線24を覆うように上記層間絶縁膜21上に第2のバリ
ア層25を形成する。この第2のバリア層25は、銅原
子および銅イオンに対してバリア性を有するような材料
として、例えば窒化シリコン、水素化シリコンカーボン
等の絶縁膜で形成する。その製造方法としては、CVD
法が好ましい。その他の成膜方法としては、スパッタリ
ング、ゾルゲル法等の成膜方法を用いることもできる。
CVD法により成膜する場合は、上記層間絶縁膜21の
エッチングとin situ 処理することが好ましい。例え
ば、酸化シリコン膜を希フッ酸水溶液でエッチングした
後、水素プラズマを用いたエッチングにより、5nm〜
20nm程度エッチングを行い、その後、連続して化学
的気相成長(以下、CVDという、CVDはChemical V
apour Depositionの略)法により窒化シリコン膜からな
る第2のバリア層25を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, a second barrier layer 25 is formed on the interlayer insulating film 21 so as to cover the wiring 24. The second barrier layer 25 is formed of a material having a barrier property against copper atoms and copper ions, for example, an insulating film such as silicon nitride or silicon hydride carbon. The manufacturing method is CVD
The method is preferred. As another film formation method, a film formation method such as sputtering or a sol-gel method can be used.
When the film is formed by the CVD method, it is preferable that the interlayer insulating film 21 is subjected to etching and in situ processing. For example, after etching a silicon oxide film with a diluted hydrofluoric acid aqueous solution, etching using hydrogen
Etching is performed on the order of 20 nm, and thereafter, chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD) is performed continuously.
A second barrier layer 25 made of a silicon nitride film is formed by an apour deposition method.

【0057】層間絶縁膜21が有機膜の場合には、水素
プラズマもしくは窒素プラズマを用いたエッチングによ
り10nm〜100nm程度エッチングし、その後、C
VD法により第2のバリア層25を窒化シリコン膜で形
成する。このとき、窒化シリコン膜は20nm〜100
nm程度の厚さに形成することが望ましい。20nm未
満では十分なバリア性が得られない。一方、100nm
を超える厚さでは、配線間容量が大きくなり、好ましく
ない。このように、水素プラズマを用いてエッチングす
ることにより、配線24の表面の酸化膜(銅の酸化膜)
をエッチングし、同時に配線24の表面をクリーニング
して、窒化シリコン膜からなる第2のバリア層25との
密着性が向上される。
When the interlayer insulating film 21 is an organic film, it is etched by about 10 nm to 100 nm by etching using hydrogen plasma or nitrogen plasma.
The second barrier layer 25 is formed of a silicon nitride film by a VD method. At this time, the silicon nitride film has a thickness of 20 nm to 100 nm.
It is desirable to form it to a thickness of about nm. If it is less than 20 nm, sufficient barrier properties cannot be obtained. On the other hand, 100 nm
If the thickness exceeds, the capacitance between wirings becomes large, which is not preferable. As described above, the oxide film (copper oxide film) on the surface of the wiring 24 is obtained by etching using the hydrogen plasma.
And at the same time, the surface of the wiring 24 is cleaned, so that the adhesion to the second barrier layer 25 made of a silicon nitride film is improved.

【0058】また、CVD法で窒化シリコン膜からなる
第2のバリア層25を形成する際には、配線24上の膜
厚よりも配線24の側壁の膜厚が薄くなるように形成す
ることが好ましい。それは、配線間に窒化シリコン膜が
形成されると、配線間容量が上昇するため、極力、配線
間容量の上昇を抑制するためである。そのため、CVD
法では、方向性を有するCVD法として、高密度プラズ
マCVD装置を用いて成膜を行うとよい。もしくは、平
行平板型プラズマCVD装置を用いて成膜を行うとよ
い。その成膜条件としては、ステップカバリッジが30
%程度以下となる条件とする。平行平板型プラズマCV
D装置を用いた場合の成膜条件としては、一例として、
成膜雰囲気の圧力を1.03kPa、成膜温度を400
℃、プロセスガス比をモノシラン〔SiH4 〕:アンモ
ニア(NH3 )=3:1程度に設定する。さらに、CV
Dの直前に、水素プラズマおよび窒素プラズマのうちの
少なくとも一方を含むプラズマ処理を行うことが好まし
い。高密度プラズマCVD装置を用いた場合の成膜条件
としては、一例として、成膜雰囲気の圧力を1Pa以
下、成膜温度を200℃〜400℃、プロセスガス比を
モノシラン〔SiH4 〕:窒素(N2 )=3:1.5〜
5程度に設定する。
When the second barrier layer 25 made of a silicon nitride film is formed by the CVD method, the thickness of the side wall of the wiring 24 may be smaller than the thickness of the wiring 24. preferable. The reason is that when a silicon nitride film is formed between wirings, the capacitance between the wirings increases, so that the increase in the capacitance between the wirings is suppressed as much as possible. Therefore, CVD
In the method, a high-density plasma CVD apparatus is preferably used for film formation as a directional CVD method. Alternatively, film formation may be performed using a parallel plate type plasma CVD apparatus. As the film forming conditions, the step coverage is 30.
% Or less. Parallel plate type plasma CV
As an example of the film forming conditions when the D apparatus is used,
The pressure of the film formation atmosphere is 1.03 kPa and the film formation temperature is 400
C. and the process gas ratio are set to about monosilane [SiH 4 ]: ammonia (NH 3 ) = 3: 1. Furthermore, CV
Immediately before D, a plasma treatment including at least one of hydrogen plasma and nitrogen plasma is preferably performed. As an example of the film forming conditions when a high-density plasma CVD apparatus is used, the pressure of the film forming atmosphere is 1 Pa or less, the film forming temperature is 200 ° C. to 400 ° C., and the process gas ratio is monosilane [SiH 4 ]: nitrogen ( N 2) = 3: 1.5~
Set to about 5.

【0059】上記のようにして第2のバリア層25を成
膜すると、第2のバリア層25は、配線24の上部側を
覆うとともに配線24の側部で第1のバリア層23と重
なり合って、配線24を第1バリア層23とともに被覆
する。
When the second barrier layer 25 is formed as described above, the second barrier layer 25 covers the upper side of the wiring 24 and overlaps the first barrier layer 23 on the side of the wiring 24. The wiring 24 is covered together with the first barrier layer 23.

【0060】その後、図5の(4)に示すように、第2
のバリア層25上に層間絶縁膜31を形成する。層間絶
縁膜31は、低誘電率膜を含むことが望ましい。本発明
では、アリールエーテルを用いたが、他に、有機SO
G、無機SOG、フッ素樹脂、キセロゲル等を用いるこ
とも可能である。
Thereafter, as shown in FIG.
An interlayer insulating film 31 is formed on the barrier layer 25 of FIG. The interlayer insulating film 31 preferably includes a low dielectric constant film. In the present invention, the aryl ether is used.
G, inorganic SOG, fluororesin, xerogel, etc. can also be used.

【0061】なお、図示はしないが、上記絶縁膜11の
所定に位置に接続孔およびその内部にプラグが形成され
ている。また、デュアルダマシン法により配線24を形
成する場合には、上記絶縁膜11の所定の位置にデュア
ルダマシン法により接続孔を形成し、配線24を形成す
る際に、接続孔内部にも配線24を形成する導電体、例
えば銅を埋め込んでプラグを形成する。
Although not shown, a connection hole is formed at a predetermined position of the insulating film 11 and a plug is formed therein. When the wiring 24 is formed by the dual damascene method, a connection hole is formed at a predetermined position of the insulating film 11 by the dual damascene method, and when the wiring 24 is formed, the wiring 24 is formed inside the connection hole. A plug is formed by embedding a conductor to be formed, for example, copper.

【0062】上記図5によって説明した第1の製造方法
では、配線溝22の内部に第1のバリア層23を介して
銅よりなる配線24を形成した後、配線24の周囲の層
間絶縁膜21を除去して、層間絶縁膜21の表面より配
線24と第1のバリア層23とを突出させ、その後、配
線24の上部側を覆うとともに配線24の側部で第1の
バリア層23と重なり合って配線24を第1バリア層2
3とともに覆う第2のバリア層25を形成することか
ら、配線24は第1のバリア層23と第2のバリア層2
5とにより被覆される。
In the first manufacturing method described with reference to FIG. 5, after forming the wiring 24 made of copper through the first barrier layer 23 inside the wiring groove 22, the interlayer insulating film 21 around the wiring 24 is formed. Is removed, and the wiring 24 and the first barrier layer 23 are made to protrude from the surface of the interlayer insulating film 21. Thereafter, the wiring 24 and the first barrier layer 23 are covered with the side of the wiring 24 while being covered. Wiring 24 to the first barrier layer 2
Since the second barrier layer 25 is formed so as to cover the first barrier layer 23 and the second barrier layer 2,
And 5.

【0063】そのため、配線24のストレスが第1のバ
リア層23および第2のバリア層25に加えられても、
第1のバリア層23と第2のバリア層25とが重なり合
っていることにより、たとえ、どちらかのバリア層がず
れたとしても、重なり合っている部分で第1のバリア層
23と第2のバリア層25との接触が保たれる。すなわ
ち、第1のバリア層23と第2のバリア層25とを重な
り合うように形成することにより、バリア層同志の密着
力が強化されるためである。したがって、第1のバリア
層23と第2のバリア層25とが離れないので、その間
に隙間が開いて配線24を構成する銅が外部に移動(も
しくは拡散)することはない。よって、配線24を上記
のように銅(もしくは銅合金)で形成し、上記層間絶縁
膜21に酸化シリコン膜を用いたとしても、配線24中
の銅、例えばイオン化した銅が層間絶縁膜21中に移動
することはない。
Therefore, even if the stress of the wiring 24 is applied to the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25,
Since the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap each other, even if one of the barrier layers is displaced, the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap at the overlapping portion. Contact with layer 25 is maintained. That is, by forming the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 so as to overlap with each other, the adhesion between the barrier layers is strengthened. Therefore, since the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 do not separate from each other, there is no gap between them, and copper constituting the wiring 24 does not move (or diffuse) to the outside. Therefore, even if the wiring 24 is formed of copper (or a copper alloy) as described above and a silicon oxide film is used for the interlayer insulating film 21, the copper in the wiring 24, for example, ionized copper, may be formed in the interlayer insulating film 21. Never move on.

【0064】また、上記第1の製造方法において、層間
絶縁膜21が低誘電率有機膜と酸化シリコン膜との積層
構造となっていて、層間絶縁膜21の上部が酸化シリコ
ン膜で形成され、その酸化シリコン膜の膜厚が30nm
〜100nm程度の場合には、配線24および第1のバ
リア層23を突出させるために層間絶縁膜21の上部を
除去する工程において、層間絶縁膜21の酸化シリコン
膜部分を全て除去してもよい。
In the first manufacturing method, the interlayer insulating film 21 has a laminated structure of a low dielectric constant organic film and a silicon oxide film, and the upper portion of the interlayer insulating film 21 is formed of a silicon oxide film; The thickness of the silicon oxide film is 30 nm
In the case of about 100 nm, the silicon oxide film portion of the interlayer insulating film 21 may be entirely removed in the step of removing the upper part of the interlayer insulating film 21 in order to project the wiring 24 and the first barrier layer 23. .

【0065】次に、本発明の第2の製造方法に係わる第
1の実施の形態を、図6の製造工程図によって説明す
る。図6では、一例として、前記図2によって説明した
半導体装置の製造方法を示し、前記図2で示した構成部
品と同様の部品には同一符号を付与する。
Next, a first embodiment according to the second manufacturing method of the present invention will be described with reference to a manufacturing process diagram of FIG. FIG. 6 shows, by way of example, the method of manufacturing the semiconductor device described with reference to FIG. 2, and the same components as those shown in FIG.

【0066】図6の(1)に示すように、前記図5の
(1)によって説明したのと同様の方法、つまり一般に
知られているダマシン法により、層間絶縁膜21に凹部
(以下、配線溝として説明する)22を形成した後、配
線溝22の内面に第1のバリア層23を、銅原子および
銅イオンに対してバリア性を有するような材料として、
例えば窒化タンタルもしくはタンタルで形成する。さら
に、配線溝22の内面に第1のバリア層23を介して銅
のシード層を形成した後、電解めっき法等により、配線
溝22の内部を導電体(例えば銅)で埋め込む。その
後、例えばCMPにより、層間絶縁膜21上の余分な銅
および第1のバリア層23を除去して、配線溝22の内
部に第1のバリア層23を介して銅からなる配線24を
形成する。
As shown in FIG. 6A, a recess (hereinafter referred to as a wiring) is formed in the interlayer insulating film 21 by a method similar to that described with reference to FIG. 5A, that is, a generally known damascene method. After forming a groove 22), a first barrier layer 23 is formed on the inner surface of the wiring groove 22 as a material having a barrier property against copper atoms and copper ions.
For example, it is formed of tantalum nitride or tantalum. Further, after a copper seed layer is formed on the inner surface of the wiring groove 22 via the first barrier layer 23, the inside of the wiring groove 22 is filled with a conductor (for example, copper) by an electrolytic plating method or the like. Thereafter, excess copper and the first barrier layer 23 on the interlayer insulating film 21 are removed by, for example, CMP, and a wiring 24 made of copper is formed inside the wiring groove 22 via the first barrier layer 23. .

【0067】次いで図6の(2)に示すように、層間絶
縁膜21をエッチングする。その際のエッチング条件
を、第1のバリア層23の側周における層間絶縁膜21
がエッチングされるような条件を選択する。例えば層間
絶縁膜21が10%〜20%の炭素を含む酸化シリコン
膜の場合、マグネトロン型エッチング装置を用いて、エ
ッチングガスにトリフルオロメタン(CHF3 )〔供給
流量は例えば5sccmとする〕とアルゴン(Ar)
〔供給流量は例えば20sccmとする〕と酸素
(O2 )〔供給流量は例えば5sccmとする〕とを用
い、一例として、エッチング雰囲気の圧力を5Pa、印
加電力を600Wに設定して、層間絶縁膜21を全面エ
ッチバックすればよい。このような条件でエッチバック
することで、上記第1のバリア層23の上側部近傍の層
間絶縁膜21に溝26を形成する。
Next, as shown in FIG. 6B, the interlayer insulating film 21 is etched. The etching conditions at that time are set so that the interlayer insulating film 21 on the side circumference of the first barrier layer 23 is
Are selected so that the is etched. For example, when the interlayer insulating film 21 is a silicon oxide film containing 10% to 20% carbon, trifluoromethane (CHF 3 ) [supply flow rate is set to, for example, 5 sccm] and argon ( Ar)
Using, for example, a supply flow rate of 20 sccm and oxygen (O 2 ) [a supply flow rate of 5 sccm], for example, the pressure of the etching atmosphere is set to 5 Pa, the applied power is set to 600 W, and the interlayer insulating film is formed. 21 may be etched back entirely. Etching back under such conditions forms a groove 26 in the interlayer insulating film 21 near the upper portion of the first barrier layer 23.

【0068】その後、図6の(3)に示すように、上記
溝26を埋め込むようにかつ上記配線24を上部側より
被覆するように第2のバリア層25を形成する。このよ
うに第2のバリア層25を形成することから、第2のバ
リア層25は上記第1のバリア層23と上記配線24の
側部(側面)で重なり合う状態になる。この第2バリア
層25は、銅原子および銅イオンに対してバリア性を有
するような材料として、例えば窒化シリコンで形成す
る。このようにして、配線24は第1のバリア層23と
第2のバリア層25とによって被覆される。
Thereafter, as shown in FIG. 6C, a second barrier layer 25 is formed so as to fill the groove 26 and cover the wiring 24 from above. Since the second barrier layer 25 is formed in this manner, the second barrier layer 25 overlaps the first barrier layer 23 on the side (side surface) of the wiring 24. The second barrier layer 25 is formed of a material having a barrier property against copper atoms and copper ions, for example, silicon nitride. In this manner, the wiring 24 is covered with the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25.

【0069】上記図6によって説明した第2の製造方法
に係わる第1の実施の形態では、層間絶縁膜21に形成
した配線溝22の内部に第1のバリア層23を介して配
線24を形成し、次いで第1のバリア層23の上側部近
傍の層間絶縁膜21を除去して溝26を形成した後、配
線24の上部側を覆うとともに溝26を埋め込む状態に
第2のバリア層25を形成することから、配線24は第
1のバリア層23と第2のバリア層25とにより被覆さ
れる。
In the first embodiment according to the second manufacturing method described with reference to FIG. 6, a wiring 24 is formed inside a wiring groove 22 formed in an interlayer insulating film 21 via a first barrier layer 23. Then, after removing the interlayer insulating film 21 near the upper portion of the first barrier layer 23 to form a groove 26, the second barrier layer 25 is formed so as to cover the upper side of the wiring 24 and fill the groove 26. As a result, the wiring 24 is covered with the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25.

【0070】そのため、配線24のストレスが第1のバ
リア層23および第2のバリア層25に加えられても、
第1のバリア層23と第2のバリア層25とが重なり合
っていることにより、たとえ、どちらかのバリア層がず
れたとしても、重なり合っている部分で第1のバリア層
23と第2のバリア層25との接触が保たれる。すなわ
ち、第1のバリア層23と第2のバリア層25とを重な
り合うように形成することにより、バリア層同志の密着
力が強化されるためである。したがって、第1のバリア
層23と第2のバリア層25とが離れないので、その間
に隙間が開いて配線24を構成する銅が外部に移動(も
しくは拡散)することはない。よって、配線24を上記
のように銅(もしくは銅合金)で形成し、上記層間絶縁
膜21に酸化シリコン膜を用いたとしても、配線24中
の銅、例えばイオン化した銅が層間絶縁膜21中に移動
することはない。
Therefore, even if the stress of the wiring 24 is applied to the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25,
Since the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap each other, even if one of the barrier layers is displaced, the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap at the overlapping portion. Contact with layer 25 is maintained. That is, by forming the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 so as to overlap with each other, the adhesion between the barrier layers is strengthened. Therefore, since the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 do not separate from each other, there is no gap between them, and copper constituting the wiring 24 does not move (or diffuse) to the outside. Therefore, even if the wiring 24 is formed of copper (or a copper alloy) as described above and a silicon oxide film is used for the interlayer insulating film 21, the copper in the wiring 24, for example, ionized copper, may be formed in the interlayer insulating film 21. Never move on.

【0071】次に、本発明の第2の製造方法に係わる第
2の実施の形態を、図7の製造工程図によって説明す
る。図7では、一例として、前記図3によって説明した
半導体装置の製造方法を示し、前記図3で示した構成部
品と同様の部品には同一符号を付与する。
Next, a second embodiment according to the second manufacturing method of the present invention will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG. In FIG. 7, as an example, the method of manufacturing the semiconductor device described with reference to FIG. 3 is shown, and parts that are the same as the constituent parts shown in FIG.

【0072】前記図6の(1)、(2)によって説明し
たのと同様の方法により、層間絶縁膜21に凹部(以
下、配線溝として説明する)22を形成し、その配線溝
22の内部に第1のバリア層23を介して銅からなる配
線24を形成する。次いで層間絶縁膜21をエッチバッ
クして、上記第1のバリア層23の上側部の層間絶縁膜
21に溝26を形成する。
A recess (hereinafter referred to as a wiring groove) 22 is formed in the interlayer insulating film 21 by the same method as described with reference to FIGS. 6A and 6B, and the inside of the wiring groove 22 is formed. Then, a wiring 24 made of copper is formed via a first barrier layer 23. Next, the interlayer insulating film 21 is etched back to form a groove 26 in the interlayer insulating film 21 above the first barrier layer 23.

【0073】その後、図7に示すように、上記溝26を
埋め込むようにかつ上記配線24を上部側より被覆する
ようにして、層間絶縁膜21上に第2のバリア層27を
形成する。この第2バリア層27は、銅原子および銅イ
オンに対してバリア性を有するような材料として、例え
ばアリールエーテルのような低誘電率有機膜で形成す
る。このようにして、第2のバリア層27は上記第1の
バリア層23と上記配線24の側部(側面)で重なり合
う状態に形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 7, a second barrier layer 27 is formed on the interlayer insulating film 21 so as to fill the trench 26 and cover the wiring 24 from above. The second barrier layer 27 is formed of a material having a barrier property against copper atoms and copper ions, for example, a low dielectric constant organic film such as an aryl ether. In this way, the second barrier layer 27 is formed so as to overlap the first barrier layer 23 on the side (side surface) of the wiring 24.

【0074】よって、上記第1の実施の形態と同様の作
用効果が得られる。すなわち、よって、配線24を上記
のように銅(もしくは銅合金)で形成し、上記層間絶縁
膜21に酸化シリコン膜を用いたとしても、第1のバリ
ア層23と第2のバリア層17とで配線24が被覆され
ているので、配線24中の銅、例えばイオン化した銅が
層間絶縁膜21中に移動することはない。
Therefore, the same function and effect as those of the first embodiment can be obtained. That is, even if the wiring 24 is formed of copper (or copper alloy) as described above and the silicon oxide film is used for the interlayer insulating film 21, the first barrier layer 23 and the second barrier layer 17 , The copper in the wiring 24, for example, ionized copper does not move into the interlayer insulating film 21.

【0075】次に、本発明の第3の製造方法に係わる実
施の形態を、図8の製造工程図によって説明する。図8
では、一例として、前記図4によって説明した半導体装
置の製造方法を示し、前記図4で示した構成部品と同様
の部品には同一符号を付与する。
Next, an embodiment according to the third manufacturing method of the present invention will be described with reference to a manufacturing process diagram of FIG. FIG.
Here, as an example, a method of manufacturing the semiconductor device described with reference to FIG. 4 will be described, and parts that are the same as the constituent parts illustrated in FIG.

【0076】図8の(1)に示すように、半導体基板
(図示省略)には、半導体素子(例えば、トランジス
タ、容量、抵抗等)が形成され、さらに下層配線、配線
パターン等が形成されている。そのような半導体基板上
には、それらの素子、配線等を覆う絶縁膜11が形成さ
れている。その絶縁膜11上に、層間絶縁膜21を形成
する。この層間絶縁膜21は、例えばアリールエーテル
等の有機膜と酸化シリコン膜との積層膜で形成する。も
しくは、フッ素樹脂膜と酸化シリコン膜との積層膜、酸
化フッ素化シリコン膜、有機SOG膜、無機SOG膜等
の、いわゆる低誘電率膜で形成する。特に、デザインル
ールが0.13μm世代以降のデバイスでは、低誘電率
膜を含むことが必要である。
As shown in FIG. 8A, a semiconductor element (for example, a transistor, a capacitor, a resistor, etc.) is formed on a semiconductor substrate (not shown), and further, a lower wiring, a wiring pattern, etc. are formed. I have. On such a semiconductor substrate, an insulating film 11 covering these elements, wirings and the like is formed. On the insulating film 11, an interlayer insulating film 21 is formed. The interlayer insulating film 21 is formed of a laminated film of an organic film such as an aryl ether and a silicon oxide film. Alternatively, a low dielectric constant film such as a stacked film of a fluororesin film and a silicon oxide film, a silicon oxyfluoride film, an organic SOG film, and an inorganic SOG film is used. In particular, devices having a design rule of 0.13 μm or later need to include a low dielectric constant film.

【0077】その後、一般的に知られているダマシン法
によって、層間絶縁膜21に凹部(以下溝として説明す
る)を形成した後、配線溝22の内面に第1のバリア層
23を、銅原子および銅イオンに対してバリア性を有す
るような材料として、例えば窒化タンタルもしくはタン
タルで形成する。さらに、配線溝22の内面に第1のバ
リア層23を介して銅のシード層を形成した後、電解め
っき法等により、配線溝22の内部を導電体(例えば
銅)で埋め込む。その後、例えばCMPにより、層間絶
縁膜21上の余分な銅および第1のバリア層23を除去
して、配線溝22の内部に第1のバリア層23を介して
銅からなる配線24を形成する。
Then, after a recess (hereinafter referred to as a groove) is formed in the interlayer insulating film 21 by a generally known damascene method, a first barrier layer 23 is formed on the inner surface of the wiring groove 22 by a copper atom. For example, tantalum nitride or tantalum is used as a material having a barrier property against copper ions. Further, after a copper seed layer is formed on the inner surface of the wiring groove 22 via the first barrier layer 23, the inside of the wiring groove 22 is filled with a conductor (for example, copper) by an electrolytic plating method or the like. Thereafter, excess copper and the first barrier layer 23 on the interlayer insulating film 21 are removed by, for example, CMP, and a wiring 24 made of copper is formed inside the wiring groove 22 via the first barrier layer 23. .

【0078】次に、図8の(2)に示すように、層間絶
縁膜21の表面よりも配線24の上面が低くなるいよう
に配線24の上部のみを選択的にエッチングする。上記
エッチングによって、配線24と第1のバリア層23と
の段差の高さを少なくとも30nm以上に形成すること
が好ましい。もし、上記段差が30nm以下の場合に
は、後に形成する第2のバリア層との重なり部分が少な
くなり、十分なバリア性を確保することが困難になり、
従来のバリア層の構造と同様になってしまうためであ
る。
Next, as shown in FIG. 8B, only the upper part of the wiring 24 is selectively etched so that the upper surface of the wiring 24 is lower than the surface of the interlayer insulating film 21. It is preferable that the height of the step between the wiring 24 and the first barrier layer 23 be at least 30 nm or more by the above etching. If the step is 30 nm or less, the overlapping portion with the second barrier layer formed later is reduced, and it becomes difficult to secure sufficient barrier properties.
This is because the structure becomes the same as the structure of the conventional barrier layer.

【0079】次いで、図8の(3)に示すように、配線
24の表面を例えばスパッタエッチングもしくは水素プ
ラズマエッチングにより、酸化膜等を除去する。続い
て、例えばスパッタリングにより、配線24を被覆する
ように層間絶縁膜21上に第2のバリア層25を形成す
る。上記第2のバリア層25は、銅原子および銅イオン
に対してバリア性を有するような材料として、例えばタ
ンタル、窒化タンタル等で形成する。その他の成膜方法
としては、蒸気法、CVD法等の成膜方法を用いること
も可能である。
Next, as shown in FIG. 8C, the surface of the wiring 24 is subjected to, for example, sputter etching or hydrogen plasma etching to remove an oxide film or the like. Subsequently, a second barrier layer 25 is formed on the interlayer insulating film 21 so as to cover the wiring 24 by, for example, sputtering. The second barrier layer 25 is formed of a material having a barrier property against copper atoms and copper ions, for example, tantalum, tantalum nitride, or the like. As another film formation method, a film formation method such as a vapor method or a CVD method can be used.

【0080】なお、配線24の表面に酸化膜を生成させ
ないために、上記スパッタエッチングもしくは水素プラ
ズマエッチングから第2のバリア層25を形成するまで
を非酸化性雰囲気で行うことが望ましい。例えば、いわ
ゆるin situ 処理を行うことが望ましい。例えばスパッ
タエッチングにより、5nm〜20nm程度エッチング
を行い、その後、連続してスパッタリングによりタンタ
ル膜からなる第2のバリア層25を形成する。このタン
タル膜は20nm〜75nm程度の厚さに形成すること
が望ましい。20nm未満では十分なバリア性が得られ
ない。一方、75nmを超える厚さでは、加工に時間を
要し、配線抵抗が大きくなり過ぎることになる。
In order to prevent an oxide film from being formed on the surface of the wiring 24, it is preferable to perform the steps from the above-described sputter etching or hydrogen plasma etching to the formation of the second barrier layer 25 in a non-oxidizing atmosphere. For example, it is desirable to perform so-called in situ processing. For example, etching is performed by about 5 nm to 20 nm by sputter etching, and then the second barrier layer 25 made of a tantalum film is continuously formed by sputtering. This tantalum film is desirably formed to a thickness of about 20 nm to 75 nm. If it is less than 20 nm, sufficient barrier properties cannot be obtained. On the other hand, if the thickness exceeds 75 nm, processing takes time and the wiring resistance becomes too large.

【0081】その後、図8の(4)に示すように、例え
ばCMPによって、層間絶縁膜21上の第2のバリア層
25を除去する。この結果、配線溝22内に第1のバリ
ア層23と第2のバリア層25とが、配線24の上側部
で重なり合って、配線24を第1バリア層23と第2の
バリア層25とで被覆する構成が完成する。このように
層間絶縁膜21上の第2のバリア層25を除去すること
から、第2のバリア層25を導電体の窒化タンタルやタ
ンタルで形成することが可能になる。
Then, as shown in FIG. 8D, the second barrier layer 25 on the interlayer insulating film 21 is removed by, for example, CMP. As a result, the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap in the wiring groove 22 on the upper side of the wiring 24, and the wiring 24 is formed by the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25. The covering configuration is completed. Since the second barrier layer 25 on the interlayer insulating film 21 is removed as described above, the second barrier layer 25 can be formed of tantalum nitride or tantalum as a conductor.

【0082】その後、図示はしないが、前記第1の製造
方法と同様に、第2のバリア層25および層間絶縁膜2
1上に層間絶縁膜31を形成する。層間絶縁膜31は、
低誘電率膜を含むことが望ましい。本発明では、アリー
ルエーテルを用いたが、他に、有機SOG、無機SO
G、フッ素樹脂、キセロゲル等を用いることも可能であ
る。
Thereafter, although not shown, the second barrier layer 25 and the interlayer insulating film 2 are formed in the same manner as in the first manufacturing method.
1, an interlayer insulating film 31 is formed. The interlayer insulating film 31
It is desirable to include a low dielectric constant film. In the present invention, an aryl ether is used.
It is also possible to use G, fluororesin, xerogel, or the like.

【0083】なお、上記第2のバリア層25を、前記第
1の製造方法で説明した窒化シリコン膜、水素化シリコ
ンカーボン等の絶縁膜で形成することも可能である。そ
の場合の成膜方法、成膜条件等は、第1の製造方法で説
明したのと同様である。
Note that the second barrier layer 25 can be formed of the insulating film such as the silicon nitride film or silicon hydride carbon described in the first manufacturing method. The film forming method, film forming conditions, and the like in that case are the same as those described in the first manufacturing method.

【0084】また、上記第3の製造方法において、図示
はしないが、上記絶縁膜11の所定に位置に接続孔およ
びその内部にプラグが形成されている。また、デュアル
ダマシン法により配線24を形成する場合には、上記絶
縁膜11の所定の位置にデュアルダマシン法により接続
孔を形成し、配線24を形成する際に、接続孔内部にも
配線24を形成する導電体、例えば銅を埋め込んでプラ
グを形成する。
In the third manufacturing method, though not shown, a connection hole is formed at a predetermined position of the insulating film 11 and a plug is formed therein. When the wiring 24 is formed by the dual damascene method, a connection hole is formed at a predetermined position of the insulating film 11 by the dual damascene method, and when the wiring 24 is formed, the wiring 24 is formed inside the connection hole. A plug is formed by embedding a conductor to be formed, for example, copper.

【0085】上記図8によって説明した第2の製造方法
では、配線溝22の内部に第1のバリア層23を介して
銅よりなる配線24を形成した後、配線24の上部を除
去して、層間絶縁膜21の表面より配線24の上面を低
くし、その後、配線24の上部側を覆うとともに配線2
4の側部で第1のバリア層23と重なり合って配線24
を第1バリア層23とともに覆う第2のバリア層25を
形成することから、配線24は第1のバリア層23と第
2のバリア層25とにより被覆されるようになる。
In the second manufacturing method described with reference to FIG. 8, after the wiring 24 made of copper is formed inside the wiring groove 22 via the first barrier layer 23, the upper part of the wiring 24 is removed. The upper surface of the wiring 24 is made lower than the surface of the interlayer insulating film 21.
4 overlaps the first barrier layer 23 on the side of
Is formed together with the first barrier layer 23, the wiring 24 is covered with the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25.

【0086】そのため、配線24のストレスが第1のバ
リア層23および第2のバリア層25に加えられても、
第1のバリア層23と第2のバリア層25とが重なり合
っていることにより、たとえ、どちらかのバリア層がず
れたとしても、重なり合っている部分で第1のバリア層
23と第2のバリア層25との接触が保たれる。すなわ
ち、第1のバリア層23と第2のバリア層25とを重な
り合うように形成することにより、バリア層同志の密着
力が強化されるためである。したがって、第1のバリア
層23と第2のバリア層25とが離れないので、その間
に隙間が開いて配線24を構成する銅が外部に移動(も
しくは拡散)することはない。よって、配線24を上記
のように銅(もしくは銅合金)で形成し、上記層間絶縁
膜21に酸化シリコン膜を用いたとしても、配線24中
の銅、例えばイオン化した銅が層間絶縁膜21中に移動
することはない。
Therefore, even if the stress of the wiring 24 is applied to the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25,
Since the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap each other, even if one of the barrier layers is displaced, the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 overlap at the overlapping portion. Contact with layer 25 is maintained. That is, by forming the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 so as to overlap with each other, the adhesion between the barrier layers is strengthened. Therefore, since the first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 do not separate from each other, there is no gap between them, and copper constituting the wiring 24 does not move (or diffuse) to the outside. Therefore, even if the wiring 24 is formed of copper (or a copper alloy) as described above and a silicon oxide film is used for the interlayer insulating film 21, the copper in the wiring 24, for example, ionized copper, may be formed in the interlayer insulating film 21. Never move on.

【0087】なお、本発明の半導体装置に係わる第5の
実施の形態として、図9に示すような構造とすることも
可能である。それを以下に説明する。
As a fifth embodiment relating to the semiconductor device of the present invention, a structure as shown in FIG. 9 is also possible. It is described below.

【0088】図9に示すように、半導体装置の一部を構
成する層間絶縁膜21には凹部(以下、配線溝として説
明する)22が形成されている。この配線溝22には、
第1のバリア層23を介して配線24が上記層間絶縁膜
21の上面より突出する状態に形成されている。しかも
第1のバリア層23は、配線溝22の周囲の層間絶縁膜
21上にも形成されている。このように形成するには、
CMPで第1のバリア層23上に堆積されている配線を
形成するための導電体(例えば銅)を除去した後、いわ
ゆるマスク工程(リソグラフィー技術とエッチング)に
より、第1のバリア層23をパターニングする必要があ
る。なお、上記第1のバリア層23は、銅原子および銅
イオンに対してバリア性を有するような材料として、例
えば窒化タンタルもしくはタンタルで形成されている。
上記配線24は、例えば銅もしくは銅合金で形成されて
いる。
As shown in FIG. 9, a concave portion (hereinafter, referred to as a wiring groove) 22 is formed in an interlayer insulating film 21 constituting a part of a semiconductor device. In this wiring groove 22,
The wiring 24 is formed so as to protrude from the upper surface of the interlayer insulating film 21 via the first barrier layer 23. Moreover, the first barrier layer 23 is also formed on the interlayer insulating film 21 around the wiring groove 22. To form in this way,
After removing a conductor (eg, copper) for forming a wiring deposited on the first barrier layer 23 by CMP, the first barrier layer 23 is patterned by a so-called masking process (lithography and etching). There is a need to. The first barrier layer 23 is made of, for example, tantalum nitride or tantalum as a material having a barrier property against copper atoms and copper ions.
The wiring 24 is formed of, for example, copper or a copper alloy.

【0089】さらに上記配線24を上部側より被覆する
第2のバリア層25が、上記第1のバリア層23と上記
配線24の側部(側面)で重なり合う状態に形成されて
いる。この第2バリア層25は、銅原子および銅イオン
に対してバリア性を有するような材料として、例えば窒
化シリコンで形成されている。このようにして、配線2
4は第1のバリア層23と第2のバリア層25とによっ
て被覆されている。
Further, a second barrier layer 25 covering the wiring 24 from above is formed so as to overlap the first barrier layer 23 on the side (side surface) of the wiring 24. The second barrier layer 25 is formed of, for example, silicon nitride as a material having a barrier property against copper atoms and copper ions. Thus, the wiring 2
4 is covered with a first barrier layer 23 and a second barrier layer 25.

【0090】上記第5の実施の形態でも、前記説明した
第1の実施形態と同様の効果が得られる。
In the fifth embodiment, the same effects as those in the first embodiment can be obtained.

【0091】上記各実施の形態で説明した第1のバリア
層23と第2のバリア層25もしくは第2のバリア層2
7との配線断面の縦方向における重なり幅は、第1のバ
リア層23の配線24の側面もしくは配線溝22の側面
での厚さと同程度以上が必要である、ただし、最大45
nm程度あれば十分であることは、発明者の実験により
確認した。
The first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 or the second barrier layer 2 described in each of the above embodiments have been described.
7 must be equal to or greater than the thickness of the first barrier layer 23 on the side surface of the wiring 24 or on the side surface of the wiring groove 22;
It was confirmed by experiments of the inventor that it was sufficient if the thickness was about nm.

【0092】上記各実施の形態で説明した第1のバリア
層23および第2のバリア層25もしくは第2のバリア
層27は、デュアルダマシン構造にも適用することが可
能である。
The first barrier layer 23 and the second barrier layer 25 or the second barrier layer 27 described in each of the above embodiments can be applied to a dual damascene structure.

【0093】また、上記各実施の形態で説明した構成を
上下逆にした構成であっても、本発明の範疇に入る。
Further, a configuration in which the configuration described in each of the above embodiments is turned upside down also falls within the scope of the present invention.

【0094】[0094]

【発明の効果】以上、説明したように本発明の半導体装
置によれば、第1のバリア層により配線の下部が被覆さ
れ、第2のバリア層により配線の上部側が被覆され、第
1のバリア層と第2のバリア層とが重なりあっているの
で、配線のストレスが第1のバリア層および第2のバリ
ア層に加えられて、たとえ、どちらかのバリア層がずれ
たとしても、第1のバリア層と第2のバリア層とが離間
することはなく、常に第1のバリア層と第2のバリア層
とで配線を被覆することができる。そのため、配線が銅
もしくは銅合金で形成されていても、配線中の銅が配線
外に移動することができない。よって、配線間のショー
トの発生、リーク電流の発生を抑えることができ、配線
信頼性の高いものとなる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the lower part of the wiring is covered with the first barrier layer, and the upper part of the wiring is covered with the second barrier layer. Since the layers overlap with the second barrier layer, the stress of the wiring is applied to the first and second barrier layers, and even if one of the barrier layers is displaced, the first barrier layer is displaced. The first barrier layer and the second barrier layer do not separate from each other, and the wiring can always be covered with the first barrier layer and the second barrier layer. Therefore, even if the wiring is formed of copper or a copper alloy, copper in the wiring cannot move out of the wiring. Therefore, the occurrence of a short circuit between wirings and the generation of leakage current can be suppressed, and wiring reliability is improved.

【0095】本発明に係わる第1の半導体装置の製造方
法によれば、絶縁膜に形成した凹部に導電体を埋め込む
ことで形成した配線の周囲の絶縁膜を除去して、絶縁膜
表面より配線と第1のバリア層とを突出させた後、配線
の上部側を覆うとともに配線の側部で第1のバリア層と
重なり合って配線を第1バリア層とともに覆う第2のバ
リア層を形成するので、第1のバリア層と第2のバリア
層とにより配線を完全に被覆することができる。そのた
め、配線のストレスが第1のバリア層および第2のバリ
ア層に加えられて、どちらかのバリア層がずれたとして
も、重なり合っている部分で第1のバリア層と第2のバ
リア層との接触を保つことができるので、配線を銅もし
くは銅合金で形成したとしても、配線中の銅の移動を阻
止することができる。よって、配線間のショートの発
生、リーク電流の発生を抑えた、配線信頼性の高いもの
を製造することができる。
According to the first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the insulating film around the wiring formed by embedding a conductor in the recess formed in the insulating film is removed, and the wiring is removed from the surface of the insulating film. After the second barrier layer is formed, the second barrier layer covers the upper side of the wiring and overlaps the first barrier layer at the side of the wiring to cover the wiring together with the first barrier layer. The wiring can be completely covered with the first barrier layer and the second barrier layer. Therefore, even if a stress of the wiring is applied to the first barrier layer and the second barrier layer, and either of the barrier layers is displaced, the first barrier layer and the second barrier layer are not overlapped with each other. Therefore, even if the wiring is formed of copper or a copper alloy, the movement of copper in the wiring can be prevented. Therefore, it is possible to manufacture a wiring having high wiring reliability in which occurrence of short circuit between wirings and generation of leakage current are suppressed.

【0096】本発明に係わる第2の半導体装置の製造方
法によれば、絶縁膜に形成した凹部内の第1のバリア層
の上側部近傍の絶縁膜を除去して溝を形成した後、配線
の上部側を覆いかつ溝を埋め込み、配線の側部で第1の
バリア層と重なり合って配線を第1バリア層とともに覆
う第2のバリア層を形成するので、第1のバリア層と第
2のバリア層とにより配線を完全に被覆することができ
る。そのため、配線のストレスが第1のバリア層および
第2のバリア層に加えられて、どちらかのバリア層がず
れたとしても、重なり合っている部分で第1のバリア層
と第2のバリア層との接触を保つことができるので、配
線を銅もしくは銅合金で形成したとしても、配線中の銅
の移動を阻止することができる。よって、配線間のショ
ートの発生、リーク電流の発生を抑えた、配線信頼性の
高いものを製造することができる。
According to the second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the insulating film near the upper portion of the first barrier layer in the recess formed in the insulating film is removed to form a groove, and then the wiring is formed. And a trench is buried, and a second barrier layer is formed on the side of the wiring so as to overlap with the first barrier layer and cover the wiring together with the first barrier layer, so that the first barrier layer and the second barrier layer are formed. The wiring can be completely covered with the barrier layer. Therefore, even if a stress of the wiring is applied to the first barrier layer and the second barrier layer, and either of the barrier layers is displaced, the first barrier layer and the second barrier layer are not overlapped with each other. Therefore, even if the wiring is formed of copper or a copper alloy, the movement of copper in the wiring can be prevented. Therefore, it is possible to manufacture a wiring having high wiring reliability in which occurrence of short circuit between wirings and generation of leakage current are suppressed.

【0097】本発明に係わる第3の半導体装置の製造方
法によれば、絶縁膜に形成した凹部導電体を埋め込むこ
とで形成した配線の上部を除去して、絶縁膜表面より低
く形成した後、配線の上部側を覆うとともに配線の上側
部で第1のバリア層と重なり合って配線を第1バリア層
とともに覆う第2のバリア層を形成するので、第1のバ
リア層と第2のバリア層とにより配線を完全に被覆する
ことができる。そのため、上記第1の製造方法と同様
に、配線を銅もしくは銅合金で形成したとしても、配線
中の銅、例えばイオン化した銅の移動を阻止することが
できる。よって、配線間のショートの発生、リーク電流
の発生を抑えた、配線信頼性の高いものを製造すること
ができる。
According to the third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the upper portion of the wiring formed by embedding the recessed conductor formed in the insulating film is removed and the wiring is formed lower than the surface of the insulating film. The second barrier layer covers the upper side of the wiring and overlaps the first barrier layer on the upper side of the wiring to cover the wiring together with the first barrier layer. Therefore, the first barrier layer and the second barrier layer are formed. Can completely cover the wiring. Therefore, similarly to the first manufacturing method, even if the wiring is formed of copper or a copper alloy, movement of copper in the wiring, for example, ionized copper can be prevented. Therefore, it is possible to manufacture a wiring having high wiring reliability in which occurrence of short circuit between wirings and generation of leakage current are suppressed.

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

【図1】本発明の半導体装置に係わる第1の実施の形態
を示す概略構成断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment according to a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の半導体装置に係わる第2の実施の形態
を示す概略構成断面図である。
FIG. 2 is a schematic configuration sectional view showing a second embodiment according to the semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の半導体装置に係わる第3の実施の形態
を示す概略構成断面図である。
FIG. 3 is a schematic configuration sectional view showing a third embodiment according to the semiconductor device of the present invention.

【図4】本発明の半導体装置に係わる第4の実施の形態
を示す概略構成断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a fourth embodiment according to the semiconductor device of the present invention;

【図5】本発明の第1の製造方法に係わる実施の形態を
示す製造工程図である。
FIG. 5 is a manufacturing process diagram showing an embodiment according to a first manufacturing method of the present invention.

【図6】本発明の第2の製造方法に係わる第1の実施の
形態を示す製造工程図である。
FIG. 6 is a manufacturing process diagram showing a first embodiment according to a second manufacturing method of the present invention.

【図7】本発明の第2の製造方法に係わる第2の実施の
形態を示す製造工程図である。
FIG. 7 is a manufacturing process diagram showing a second embodiment according to the second manufacturing method of the present invention.

【図8】本発明の第3の製造方法に係わる実施の形態を
示す製造工程図である。
FIG. 8 is a manufacturing process diagram showing an embodiment according to a third manufacturing method of the present invention.

【図9】本発明の半導体装置に係わる第5の実施の形態
を示す概略構成断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing a fifth embodiment according to the semiconductor device of the present invention.

【図10】従来のダマシン法による配線の形成方法を説
明する製造工程図である。
FIG. 10 is a manufacturing process diagram for explaining a conventional method of forming a wiring by a damascene method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21…層間絶縁膜、22…凹部(配線溝)、23…第1
のバリア層、24…配線、25…第2のバリア層
21 ... interlayer insulating film, 22 ... recess (wiring groove), 23 ... first
Barrier layer, 24 ... wiring, 25 ... second barrier layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮田 幸児 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 池田 浩一 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5F033 HH11 HH12 HH21 HH22 HH32 JJ11 JJ12 JJ21 JJ22 JJ32 MM01 MM02 MM05 MM11 MM12 MM13 MM15 NN06 NN07 PP27 QQ09 QQ12 QQ14 QQ19 QQ48 QQ94 QQ98 RR01 RR04 RR05 RR09 RR11 RR21 RR24 RR25 SS01 SS02 SS08 SS11 SS22 TT02 TT04 XX12 XX28  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Sachiji Miyata 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Koichi Ikeda 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation F-term (reference) SS22 TT02 TT04 XX12 XX28

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 層間絶縁膜に形成した凹部の内部に配線
を備えた半導体装置において、 前記配線の下部側より当該配線を被覆する第1のバリア
層と、 前記配線の上部側より当該配線を被覆する第2のバリア
層とを備え、 前記第1のバリア層と前記第2のバリア層とが重なりあ
って前記配線が被覆されていることを特徴とする半導体
装置。
1. A semiconductor device having a wiring inside a recess formed in an interlayer insulating film, wherein: a first barrier layer covering the wiring from a lower side of the wiring; and a wiring from an upper side of the wiring. A semiconductor device, comprising: a second barrier layer to cover, wherein the first barrier layer and the second barrier layer overlap each other to cover the wiring.
【請求項2】 前記第1のバリア層と前記第2のバリア
層との重なり合っている部分は、前記配線の側部に設け
られている、 ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an overlapping portion between the first barrier layer and the second barrier layer is provided on a side portion of the wiring.
【請求項3】 前記第1のバリア層と前記第2のバリア
層との重なり合っている部分は、前記配線の上側部に設
けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein an overlapping portion between the first barrier layer and the second barrier layer is provided above the wiring.
【請求項4】 前記凹部は、溝、もしくは接続孔、もし
くは溝と該溝の底部に形成した接続孔とからなることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said recess comprises a groove, a connection hole, or a groove and a connection hole formed at a bottom of said groove.
【請求項5】 絶縁膜に凹部を形成した後、前記凹部の
内面に第1のバリア層を形成するとともに前記凹部の内
部に導電体を埋め込むことで配線を形成する工程と、 前記配線の周囲の前記絶縁膜を除去して、前記絶縁膜表
面より前記配線と前記第1のバリア層とを突出させる工
程と、 前記配線の上部側を覆うとともに前記配線の側部で前記
第1のバリア層と重なり合って前記配線を前記第1バリ
ア層とともに覆う第2のバリア層を形成する工程とを備
えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a wiring by forming a first barrier layer on the inner surface of the concave and forming a conductor inside the concave after forming the concave in the insulating film; Removing the insulating film and projecting the wiring and the first barrier layer from the surface of the insulating film; and covering an upper side of the wiring and forming the first barrier layer at a side of the wiring. Forming a second barrier layer that overlaps with the first barrier layer so as to cover the wiring together with the first barrier layer.
【請求項6】 前記配線の周囲の前記絶縁膜を除去する
工程から前記第2のバリア層を形成する工程までを非酸
化性雰囲気で行うことを特徴とする請求項5記載の半導
体装置の製造方法。
6. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 5, wherein the steps from the step of removing the insulating film around the wiring to the step of forming the second barrier layer are performed in a non-oxidizing atmosphere. Method.
【請求項7】 前記凹部は、溝、もしくは接続孔、もし
くは溝と該溝の底部に形成した接続孔で形成されること
を特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the recess is formed by a groove, a connection hole, or a groove and a connection hole formed at a bottom of the groove.
【請求項8】 絶縁膜に凹部を形成した後、前記凹部の
内面に第1のバリア層を形成するとともに前記凹部の内
部に導電体を埋め込むことで配線を形成する工程と、 前記第1のバリア層の上側部近傍の前記絶縁膜を除去し
て溝を形成する工程と、 前記配線の上部側を覆うとともに前記溝を埋め込む状態
に第2のバリア層を形成する工程とを備えたことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
8. forming a recess in the insulating film, forming a first barrier layer on an inner surface of the recess, and forming a wiring by embedding a conductor in the recess; Forming a groove by removing the insulating film near the upper portion of the barrier layer; and forming a second barrier layer in a state of covering the upper side of the wiring and filling the groove. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】 前記配線の周囲の前記絶縁膜を除去する
工程から前記第2のバリア層を形成する工程までを非酸
化性雰囲気で行うことを特徴とする請求項8記載の半導
体装置の製造方法。
9. The method according to claim 8, wherein the steps from the step of removing the insulating film around the wiring to the step of forming the second barrier layer are performed in a non-oxidizing atmosphere. Method.
【請求項10】 前記凹部は、溝、もしくは接続孔、も
しくは溝と該溝の底部に形成した接続孔で形成されるこ
とを特徴とする請求項8記載の半導体装置の製造方法。
10. The method according to claim 8, wherein the recess is formed by a groove, a connection hole, or a groove and a connection hole formed at the bottom of the groove.
【請求項11】 絶縁膜に凹部を形成した後、前記凹部
の内面に第1のバリア層を形成するとともに前記凹部の
内部に導電体を埋め込むことで配線を形成する工程と、 前記絶縁膜表面よりも低くなるように前記配線の上部を
除去する工程と、 前記配線の上部側を覆うとともに前記配線の上側部で前
記第1のバリア層と重なり合って前記配線を前記第1バ
リア層とともに覆う第2のバリア層を形成する工程とを
備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. A step of forming a recess in the insulating film, forming a first barrier layer on the inner surface of the recess, and burying a conductor in the recess to form a wiring; Removing the upper part of the wiring so as to be lower than the first wiring layer, and covering the upper side of the wiring and overlapping the first barrier layer at the upper part of the wiring so as to cover the wiring together with the first barrier layer. Forming a second barrier layer.
【請求項12】 前記配線の上部を除去する工程から前
記第2のバリア層を形成する工程までを非酸化性雰囲気
で行うことを特徴とする請求項11記載の半導体装置の
製造方法。
12. The method according to claim 11, wherein the steps from the step of removing the upper part of the wiring to the step of forming the second barrier layer are performed in a non-oxidizing atmosphere.
【請求項13】 前記凹部は、溝、もしくは接続孔、も
しくは溝と該溝の底部に形成した接続孔で形成されるこ
とを特徴とする請求項11記載の半導体装置の製造方
法。
13. The method according to claim 11, wherein the recess is formed by a groove, a connection hole, or a groove and a connection hole formed at the bottom of the groove.
JP11133533A 1999-05-14 1999-05-14 Semiconductor device and its manufacture Pending JP2000323479A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11133533A JP2000323479A (en) 1999-05-14 1999-05-14 Semiconductor device and its manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11133533A JP2000323479A (en) 1999-05-14 1999-05-14 Semiconductor device and its manufacture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000323479A true JP2000323479A (en) 2000-11-24

Family

ID=15107041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11133533A Pending JP2000323479A (en) 1999-05-14 1999-05-14 Semiconductor device and its manufacture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000323479A (en)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001176967A (en) * 1999-12-21 2001-06-29 Nec Corp Semiconductor device and producing method therefor
WO2002031876A1 (en) * 2000-10-12 2002-04-18 Sony Corporation Semiconductor device and production method therefor
JP2002246707A (en) * 2001-02-16 2002-08-30 Dainippon Printing Co Ltd Wet-etched insulator and electronic circuit component
US6890846B2 (en) 2001-12-18 2005-05-10 Renesas Technology Corp. Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
JP2005203476A (en) * 2004-01-14 2005-07-28 Oki Electric Ind Co Ltd Interconnection structure of semiconductor device and its manufacturing method
US6969911B2 (en) 2003-10-24 2005-11-29 Oki Electric Industry Co., Ltd. Wiring structure of semiconductor device and production method of the device
JP2006186328A (en) * 2004-11-30 2006-07-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the same
WO2007074111A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Reliability improvement of metal-interconnect structure by capping spacers
JP2008527739A (en) * 2005-01-14 2008-07-24 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Interconnect structure with covering cap and method of manufacturing the same
US7553757B2 (en) 2006-02-06 2009-06-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100941813B1 (en) * 2008-01-14 2010-02-10 주식회사 하이닉스반도체 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2010087114A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Fujitsu Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the same
KR101006501B1 (en) * 2003-06-16 2011-01-07 매그나칩 반도체 유한회사 Method of manufacturing semiconductor device
JP2011035426A (en) * 2004-11-30 2011-02-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device
JP5263482B2 (en) * 2006-02-06 2013-08-14 日本電気株式会社 Multilayer wiring structure and method for manufacturing multilayer wiring
KR20140023763A (en) * 2012-08-17 2014-02-27 삼성전자주식회사 Semiconductor device having metal plug and method thereof
CN103633041A (en) * 2012-08-20 2014-03-12 爱思开海力士有限公司 Semiconductor device and method for fabricating the same

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001176967A (en) * 1999-12-21 2001-06-29 Nec Corp Semiconductor device and producing method therefor
WO2002031876A1 (en) * 2000-10-12 2002-04-18 Sony Corporation Semiconductor device and production method therefor
US6878632B2 (en) 2000-10-12 2005-04-12 Sony Corporation Semiconductor device having a conductive layer with a cobalt tungsten phosphorus coating and a manufacturing method thereof
JP2002246707A (en) * 2001-02-16 2002-08-30 Dainippon Printing Co Ltd Wet-etched insulator and electronic circuit component
US6890846B2 (en) 2001-12-18 2005-05-10 Renesas Technology Corp. Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
KR101006501B1 (en) * 2003-06-16 2011-01-07 매그나칩 반도체 유한회사 Method of manufacturing semiconductor device
US6969911B2 (en) 2003-10-24 2005-11-29 Oki Electric Industry Co., Ltd. Wiring structure of semiconductor device and production method of the device
US7211505B2 (en) 2003-10-24 2007-05-01 Oki Electric Industry Co., Ltd. Production method for wiring structure of semiconductor device
JP2005203476A (en) * 2004-01-14 2005-07-28 Oki Electric Ind Co Ltd Interconnection structure of semiconductor device and its manufacturing method
JP2011035426A (en) * 2004-11-30 2011-02-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device
JP2006186328A (en) * 2004-11-30 2006-07-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the same
US7935626B2 (en) 2004-11-30 2011-05-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2008527739A (en) * 2005-01-14 2008-07-24 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Interconnect structure with covering cap and method of manufacturing the same
WO2007074111A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Reliability improvement of metal-interconnect structure by capping spacers
US7553757B2 (en) 2006-02-06 2009-06-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP5263482B2 (en) * 2006-02-06 2013-08-14 日本電気株式会社 Multilayer wiring structure and method for manufacturing multilayer wiring
KR100941813B1 (en) * 2008-01-14 2010-02-10 주식회사 하이닉스반도체 Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8216932B2 (en) 2008-01-14 2012-07-10 Hynix Semiconductor Inc. Method of manufacturing semiconductor devices having metal lines
JP2010087114A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Fujitsu Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the same
KR20140023763A (en) * 2012-08-17 2014-02-27 삼성전자주식회사 Semiconductor device having metal plug and method thereof
KR102003523B1 (en) * 2012-08-17 2019-07-24 삼성전자주식회사 Semiconductor device having metal plug and method thereof
CN103633041A (en) * 2012-08-20 2014-03-12 爱思开海力士有限公司 Semiconductor device and method for fabricating the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8629560B2 (en) Self aligned air-gap in interconnect structures
US20020109234A1 (en) Semiconductor device having multi-layer copper line and method of forming the same
JP2000323479A (en) Semiconductor device and its manufacture
JP2002026122A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP2002009149A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2000323571A (en) Manufacture of semiconductor device
US7074712B2 (en) Semiconductor device having multilevel interconnections and method of manufacturing the same
US20040188842A1 (en) Interconnect structure
US6355554B1 (en) Methods of forming filled interconnections in microelectronic devices
JP2000332106A (en) Semiconductor device for its manufacture
US20020142582A1 (en) Method for forming copper lines for semiconductor devices
JP2004014828A (en) Semiconductor device fabricating process
JP2001185614A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2001007202A (en) Manufacture of semiconductor device
KR101090372B1 (en) method for fabricating metal line of the semiconductor device
US5930670A (en) Method of forming a tungsten plug of a semiconductor device
KR100909176B1 (en) Metal wiring formation method of semiconductor device
JP2004335721A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6340638B1 (en) Method for forming a passivation layer on copper conductive elements
JP2001189383A (en) Metal wiring of semiconductor element and manufacturing method therefor
KR100947563B1 (en) Method for fabricating MIM capacitor of semiconductor device
KR100235947B1 (en) Method of fabricating semiconductor device
JPH08330251A (en) Manufacture of semiconductor device
KR100789612B1 (en) Semiconductor device and the fabricating method thereof
JP2006339479A (en) Multi-layered wiring and manufacturing method thereof