JP2000353705A - Manufacture of semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Manufacture of semiconductor integrated circuit device

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JP2000353705A
JP2000353705A JP11166512A JP16651299A JP2000353705A JP 2000353705 A JP2000353705 A JP 2000353705A JP 11166512 A JP11166512 A JP 11166512A JP 16651299 A JP16651299 A JP 16651299A JP 2000353705 A JP2000353705 A JP 2000353705A
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integrated circuit
circuit device
film
manufacturing
semiconductor integrated
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Japanese (ja)
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Yoji Ashihara
洋司 芦原
Katsuhiro Torii
克裕 鳥居
Tatsuyuki Saito
達之 齋藤
Takeshi Fujiwara
剛 藤原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve embeddability of a Cu film into a groove or a hole provided on the insulating film on a semiconductor substrate. SOLUTION: Cu atoms consisting a Cu film 6 by performing a reflow treatment on a semiconductor substrate 1 are made to flow into a groove 4 through fluidization phenomenon. The reflow treatment is performed in a decompressed atmosphere of 1 to 100 Torrs or thereabout, and besides the mixed gas containing hydrogen of 30 to 70% and nitrogen or the mixed gas containing hydrogen of 30 to 70% or thereabout and inert gas is used for the decompressed atmosphere.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置の製造技術に関し、特に、ダマシンプロセスによって
形成される銅(Cu)配線を有する半導体集積回路装置
に適用して有効な技術に関するものである。
The present invention relates to a technology for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a technology effective when applied to a semiconductor integrated circuit device having copper (Cu) wiring formed by a damascene process. .

【0002】[0002]

【従来の技術】Cu配線は、低抵抗化が図れること、高
いエレクトロマイグレーション耐性を有することから、
0. 2μm以下のプロセスの配線層として有望視されて
いる。Cu配線の形成には、Cuのエッチングまたは層
間絶縁膜の埋め込みの難しさから、ダマシンプロセスが
採用されている。すなわち、半導体基板上に層間絶縁膜
を形成した後、この層間絶縁膜に配線の溝形状または孔
形状を形成し、次いでスパッタリフロー法によって層間
絶縁膜の上層にCuを成膜し、この後、化学的機械研磨
(Chemical Mechanical Polishing ;CMP)技術でそ
の表面を平坦化することで溝または孔にCu膜を埋め込
み、Cu配線を形成する。
2. Description of the Related Art Cu wiring has a low resistance and a high electromigration resistance.
Promising as a wiring layer for processes of 0.2 μm or less. A damascene process is employed for forming the Cu wiring because of difficulty in etching Cu or embedding an interlayer insulating film. That is, after forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate, a groove or hole shape of a wiring is formed in the interlayer insulating film, and then Cu is formed on the interlayer insulating film by a sputter reflow method. By flattening the surface by chemical mechanical polishing (CMP) technology, a Cu film is buried in a groove or a hole to form a Cu wiring.

【0003】なお、スパッタリフロー法は、溝または孔
が形成された層間絶縁膜の上層に配線材料をスパッタ蒸
着した後、水素雰囲気中で約450℃程度に半導体基板
を加熱して配線材料を溝または孔の内部へ流動させる成
膜技術であり、例えば日本機械学会論文集(B編)64
巻627号1998年、P297〜303などに、スパ
ッタリフロー法を用いて成膜されたCu膜からなるCu
配線についての記載がある。
In the sputter reflow method, a wiring material is sputter-deposited on an interlayer insulating film in which a groove or a hole is formed, and then the wiring substrate is heated to about 450 ° C. in a hydrogen atmosphere to change the wiring material. Alternatively, it is a film forming technique of flowing into the inside of a hole.
Vol. 627, 1998, pp. 297-303, etc., a Cu film formed by a sputter reflow method.
There is a description about wiring.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が検討したところ、スパッタリフロー法を用いて成膜
されたCu膜では以下の問題が生ずることが考えられ
た。
However, as a result of investigations by the present inventors, it has been considered that the following problems may occur in a Cu film formed by a sputter reflow method.

【0005】スパッタリング技術によって半導体基板上
に堆積されたCu膜にリフロー処理が施されるが、その
雰囲気には、熱の伝達媒体としての効果または還元作用
を有する水素が用いられる。ここで還元作用とは、例え
ばCu膜の表面の薄い自然酸化層を除去する効果のこと
である。しかし、一方で、水素は熱伝導率が大きく熱を
外部へ奪う働きをするため、例えばリフロー処置の設定
温度を約450℃としても半導体基板の実効温度は約4
20℃程度にまで低下してしまう。この半導体基板の温
度低下は、溝または孔へのCu膜の埋め込み性劣化の原
因となり、例えば酸素を脱離させるため、20Torr
程度に減圧した水素雰囲気中でリフロー処理を施す場合
に顕著現われて、溝または孔へのCuの流動現象を抑制
してしまう。
A Cu film deposited on a semiconductor substrate by a sputtering technique is subjected to a reflow treatment, and hydrogen having an effect as a heat transfer medium or a reducing action is used in the atmosphere. Here, the reducing action is, for example, an effect of removing a thin native oxide layer on the surface of the Cu film. However, on the other hand, since hydrogen has a large thermal conductivity and acts to deprive heat to the outside, the effective temperature of the semiconductor substrate is about 4 ° C. even if the set temperature of the reflow treatment is about 450 ° C., for example.
The temperature drops to about 20 ° C. This decrease in the temperature of the semiconductor substrate causes deterioration of the embedding property of the Cu film in the groove or the hole. For example, in order to desorb oxygen, 20 Torr
This remarkably appears when the reflow treatment is performed in a hydrogen atmosphere at a reduced pressure, and the phenomenon of the Cu flowing into the grooves or holes is suppressed.

【0006】リフロー処理の設定温度を上げることによ
って、半導体基板の実効温度を上昇させる方法も検討さ
れたが、設定温度と半導体基板の実効温度との差が大き
くなり、また、ヒータの温度制御が難しくなって、半導
体基板の実効温度の管理が困難となる可能性がある。
A method of increasing the effective temperature of the semiconductor substrate by increasing the set temperature of the reflow process has been studied. However, the difference between the set temperature and the effective temperature of the semiconductor substrate becomes large, and the temperature control of the heater becomes difficult. It becomes difficult, and it may become difficult to manage the effective temperature of the semiconductor substrate.

【0007】さらに、リフロー処理を施す装置にホット
ウォール型炉体を用いることによって、半導体基板の実
効温度の低下は抑えられるが、ロード・アンロードに時
間がかかり熱履歴が大きくなるので、Cuの拡散による
半導体基板に設けられた半導体領域の劣化または層間絶
縁膜の劣化の問題も生ずる。
Further, by using a hot-wall type furnace body for the apparatus for performing the reflow treatment, a decrease in the effective temperature of the semiconductor substrate can be suppressed. The problem of the deterioration of the semiconductor region provided on the semiconductor substrate or the deterioration of the interlayer insulating film due to diffusion also arises.

【0008】本発明の目的は、半導体基板上の絶縁膜に
設けられた溝または孔へのCu膜の埋め込み性を向上す
ることのできる技術を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a technique capable of improving the ability to embed a Cu film in a groove or a hole provided in an insulating film on a semiconductor substrate.

【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。すなわち、 (1)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、半導
体基板上の絶縁膜に溝または孔を形成する工程と、絶縁
膜の上層にCuを約80%以上含むCu膜を形成する工
程と、1〜100Torr程度の減圧下で、水素を30
〜70%程度含有する窒素との混合ガスまたは水素を3
0〜70%程度含有する不活性ガスとの混合ガスを雰囲
気としたリフロー処理を半導体基板に施す工程とを有す
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows. That is, (1) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a step of forming a groove or a hole in an insulating film on a semiconductor substrate and forming a Cu film containing about 80% or more Cu on the insulating film. And hydrogen under a reduced pressure of about 1 to 100 Torr.
3 to 70% of mixed gas with nitrogen or hydrogen
Subjecting the semiconductor substrate to a reflow process in which a mixed gas containing an inert gas containing about 0 to 70% is used as an atmosphere.

【0011】(2)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、半導体基板上の絶縁膜に溝または孔を形成する
工程と、絶縁膜の上層にバリア膜およびCuを約80%
以上含むCu膜を順次形成する工程と、1〜100To
rr程度の減圧下で、水素を30〜70%程度含有する
窒素との混合ガスまたは水素を30〜70%程度含有す
る不活性ガスとの混合ガスを雰囲気としたリフロー処理
を半導体基板に施す工程とを有するものである。
(2) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a step of forming a groove or a hole in an insulating film on a semiconductor substrate and a step of forming a barrier film and Cu in an upper layer of the insulating film by about 80%
A step of sequentially forming a Cu film including the above,
a step of subjecting the semiconductor substrate to a reflow treatment under a reduced pressure of about rr and a mixed gas with nitrogen containing about 30 to 70% of hydrogen or an inert gas containing about 30 to 70% of hydrogen as an atmosphere; And

【0012】(3)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記(1)または(2)の半導体集積回路装置
の製造方法であって、上記リフロー処理にコールドウォ
ール型炉体を用いるものである。
(3) The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the above (1) or (2), wherein a cold wall type furnace is used for the reflow treatment. It is.

【0013】(4)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記(1)〜(3)の半導体集積回路装置の製
造方法であって、上記不活性ガスを、アルゴンガス、ヘ
リウムガス、クリプトンガスまたはキセノンガスとする
ものである。
(4) The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to (1) to (3), wherein the inert gas is an argon gas, a helium gas, Krypton gas or xenon gas is used.

【0014】(5)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記(1)〜(4)の半導体集積回路装置の製
造方法であって、半導体基板にリフロー処理を施した後
に、上記Cu膜の表面を平坦化して、溝または孔の内部
にCu膜を埋め込むものである。
(5) The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of the above (1) to (4), wherein the Cu The surface of the film is flattened, and a Cu film is embedded in the groove or the hole.

【0015】(6)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記(1)〜(4)の半導体集積回路装置の製
造方法であって、上記Cu膜をスパッタリング法または
めっき法によって形成するものである。
(6) The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of (1) to (4), wherein the Cu film is formed by a sputtering method or a plating method. Things.

【0016】(7)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記(1)〜(4)の半導体集積回路装置の製
造方法であって、上記Cu膜は配線またはプラグを構成
するものである。
(7) The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of the above (1) to (4), wherein the Cu film forms a wiring or a plug. is there.

【0017】上記した手段によれば、窒素または不活性
ガスを水素に混合した雰囲気中で半導体基板にリフロー
処理を施すことによって、水素のみの雰囲気と比べて半
導体基板の実効温度の低下を抑えることができるので、
リフロー処理の設定温度と半導体基板の実効温度との差
が小さくなり、温度管理などのプロセス制御が容易とな
る。また、1〜100Torr程度の減圧雰囲気中でリ
フロー処理が半導体基板に施されるので酸素の脱離が容
易となり、さらに水素の混合比が30〜70%程度と相
対的に高いことから、還元作用によってCu膜の表面の
自然酸化層を除去することができるので、Cu膜を構成
するCu原子が流動し易くなる。
According to the above means, the semiconductor substrate is subjected to the reflow treatment in an atmosphere in which nitrogen or an inert gas is mixed with hydrogen, thereby suppressing a decrease in the effective temperature of the semiconductor substrate as compared with an atmosphere containing only hydrogen. So you can
The difference between the set temperature of the reflow process and the effective temperature of the semiconductor substrate becomes small, and process control such as temperature management becomes easy. In addition, the reflow treatment is performed on the semiconductor substrate in a reduced pressure atmosphere of about 1 to 100 Torr, so that oxygen is easily desorbed. Further, since the mixing ratio of hydrogen is relatively high, about 30 to 70%, the reducing action is performed. As a result, the natural oxide layer on the surface of the Cu film can be removed, so that the Cu atoms constituting the Cu film easily flow.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0019】本発明の一実施の形態であるダマシンプロ
セスを適用したCu配線の製造方法を図1〜図6を用い
て説明する。なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて同一機能を有するものは同一の符号を付し、その
繰り返しの説明は省略する。
A method for manufacturing a Cu wiring to which a damascene process according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIGS. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0020】まず、図1に示すように、半導体素子(図
示せず)が形成された半導体基板1上に第1の絶縁膜2
を形成する。次いで、この第1の絶縁膜2の上層に、第
1の絶縁膜2に対してエッチング選択比がとれる第2の
絶縁膜3を形成する。この第2の絶縁膜3は、例えばS
OG(Spin On Glass )膜などの塗布膜、化学的気相成
長(Chemical Vapor Deposition ;CVD)法で成膜さ
れた酸化シリコン膜、塗布法またはCVD法で成膜され
た有機絶縁膜あるいはCVD法で成膜されたフッ素が添
加された酸化シリコン膜などの低誘電率膜、窒化シリコ
ン膜、複数種類の絶縁膜からなる積層膜によって構成さ
れる。
First, as shown in FIG. 1, a first insulating film 2 is formed on a semiconductor substrate 1 on which a semiconductor element (not shown) is formed.
To form Next, a second insulating film 3 having an etching selectivity with respect to the first insulating film 2 is formed on the first insulating film 2. The second insulating film 3 is made of, for example, S
Coating film such as OG (Spin On Glass) film, silicon oxide film formed by chemical vapor deposition (CVD) method, organic insulating film formed by coating method or CVD method or CVD method , A low dielectric constant film such as a silicon oxide film to which fluorine is added, a silicon nitride film, and a stacked film including a plurality of types of insulating films.

【0021】次に、図2に示すように、レジストパター
ンをマスクとして第2の絶縁膜3をエッチングすること
により、溝4を形成する。溝4の幅は、例えば約0. 5
μm程度であり、その深さは、例えば約0. 45μm程
度である。
Next, as shown in FIG. 2, a groove 4 is formed by etching the second insulating film 3 using the resist pattern as a mask. The width of the groove 4 is, for example, about 0.5.
μm, and the depth is, for example, about 0.45 μm.

【0022】次に、図3に示すように、半導体基板1上
にバリア膜5を堆積する。バリア膜5は、Cu膜の拡散
を防止することのできる機能を有し、スパッタリング法
またはCVD法によって成膜されて、その厚さは平坦部
で約80nm以下である。バリア膜5としては、窒化チ
タン(TiN)膜、タンタル(Ta)膜、窒化タンタル
(TaN)膜、窒化タングステン(WN)膜、またはこ
れらの膜によって構成される積層膜などが用いられる。
Next, as shown in FIG. 3, a barrier film 5 is deposited on the semiconductor substrate 1. The barrier film 5 has a function of preventing the diffusion of the Cu film, is formed by a sputtering method or a CVD method, and has a thickness of about 80 nm or less in a flat portion. As the barrier film 5, a titanium nitride (TiN) film, a tantalum (Ta) film, a tantalum nitride (TaN) film, a tungsten nitride (WN) film, a stacked film formed of these films, or the like is used.

【0023】次いで、図4に示すように、バリア膜5の
上層にCu膜6をスパッタリング法で堆積する。このC
u膜6は、Cuを約80%以上含んでおり、平坦部での
膜厚は、例えば約0. 4〜0. 6μm程度である。
Next, as shown in FIG. 4, a Cu film 6 is deposited on the barrier film 5 by a sputtering method. This C
The u film 6 contains about 80% or more of Cu, and the film thickness in the flat portion is, for example, about 0.4 to 0.6 μm.

【0024】次いで、図5に示すように、半導体基板1
に熱処理を施して、Cu膜6を構成するCu原子を流動
現象によって溝4の内部へ流し込む(リフロー処理)。
リフロー処理は1〜100Torr程度の減圧雰囲気中
で行われ、さらに、その雰囲気には水素を30〜70%
程度含有する窒素との混合ガスまたは水素を30〜70
%程度含有する不活性ガスとの混合ガスが用いられる。
不活性ガスとしては、アルゴンガス、ヘリウムガス、ク
リプトンガス、キセノンガスなどが挙げられる。
Next, as shown in FIG.
Is subjected to heat treatment to flow Cu atoms constituting the Cu film 6 into the groove 4 by a flow phenomenon (reflow treatment).
The reflow process is performed in a reduced pressure atmosphere of about 1 to 100 Torr, and furthermore, the atmosphere contains 30 to 70% of hydrogen.
30 to 70 of mixed gas or hydrogen containing nitrogen
% Mixed gas with an inert gas containing about%.
Examples of the inert gas include an argon gas, a helium gas, a krypton gas, and a xenon gas.

【0025】上記リフロー処理はランプ加熱方式を採用
したコールドウォール型炉体を用いて行われ、リフロー
処理の条件は、例えば水素分圧10Torr、窒素分圧
10Torr、全圧20Torr、ウエハサセプタ設定
温度450℃、リフロー時間2分に設定される。
The reflow process is performed using a cold wall type furnace body employing a lamp heating method. The conditions of the reflow process are, for example, hydrogen partial pressure 10 Torr, nitrogen partial pressure 10 Torr, total pressure 20 Torr, wafer susceptor set temperature 450 ° C and a reflow time of 2 minutes.

【0026】この後、図6に示すように、Cu膜6の表
面、ならびにバリア膜5の露出した表面をCMP法によ
って平坦化し、溝4にバリア膜5およびCu膜6を埋め
込み、Cu膜6によってCu配線MLを構成する。
Thereafter, as shown in FIG. 6, the surface of the Cu film 6 and the exposed surface of the barrier film 5 are flattened by a CMP method, and the barrier film 5 and the Cu film 6 are buried in the trench 4 so that the Cu film 6 is formed. Constitutes the Cu wiring ML.

【0027】このように、本実施の形態によれば、窒素
または不活性ガスを水素に混合した雰囲気中で半導体基
板1にリフロー処理を施すことによって、水素のみの雰
囲気と比べて半導体基板1の実効温度の低下を抑えるこ
とができる。これによって、リフロー処理の設定温度と
半導体基板1の実効温度との差が小さくなり、温度管理
などのプロセス制御が容易となる。また、1〜100T
orr程度の減圧雰囲気中でリフロー処理が半導体基板
1に施されるので酸素の脱離が容易となり、さらに水素
の混合比が30〜70%程度と相対的に高いことから、
還元作用によってCu膜6の表面の自然酸化層が除去さ
れて、Cu原子が流動し易くなる。
As described above, according to the present embodiment, the semiconductor substrate 1 is subjected to the reflow treatment in an atmosphere in which nitrogen or an inert gas is mixed with hydrogen, so that the semiconductor substrate 1 is compared with an atmosphere containing only hydrogen. A decrease in the effective temperature can be suppressed. As a result, the difference between the set temperature of the reflow process and the effective temperature of the semiconductor substrate 1 becomes small, and process control such as temperature management becomes easy. In addition, 1-100T
Since the reflow treatment is performed on the semiconductor substrate 1 in a reduced pressure atmosphere of about orr, the desorption of oxygen becomes easy, and the mixing ratio of hydrogen is relatively high at about 30 to 70%.
The natural oxide layer on the surface of the Cu film 6 is removed by the reducing action, so that Cu atoms flow easily.

【0028】なお、本実施の形態では、スパッタリング
法で堆積したCu膜6のリフロー処理に適用した場合に
ついて説明したが、Cuを約80%以上含み、めっき法
で成膜されためっきCu膜のリフロー処理にも適用可能
であり、これによって、めっきCu膜のグレインが成長
してエレクトロマイグレーション耐性が向上し、また、
めっきCu膜中の不純物の脱離を促進することができ
る。
In the present embodiment, the case where the present invention is applied to the reflow treatment of the Cu film 6 deposited by the sputtering method has been described. It is also applicable to reflow treatment, whereby the grains of the plated Cu film grow to improve electromigration resistance, and
Desorption of impurities in the plated Cu film can be promoted.

【0029】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0030】例えば、前記実施の形態では、溝に埋め込
まれる配線に適用した場合について説明したが、半導体
素子と配線とを接続する孔または上層配線と下層配線と
を接続する孔に埋め込まれるプラブにも適用可能であ
る。
For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the wiring buried in the groove has been described. However, the plug embedded in the hole connecting the semiconductor element and the wiring or the hole connecting the upper wiring and the lower wiring is described. Is also applicable.

【0031】また、前記実施の形態では、シングルダマ
シンプロセスに適用した場合について説明したが、デュ
アルダマシンプロセスにも適用可能である。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a single damascene process has been described. However, the present invention can be applied to a dual damascene process.

【0032】[0032]

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

【0033】本発明によれば、Cu膜のリフロー処理に
おいて、温度管理などのプロセス制御が容易となり、さ
らに、Cu膜を構成するCu原子が流動し易くなること
から、溝または孔へのCu膜の埋め込み性が向上する。
According to the present invention, in the reflow treatment of the Cu film, the process control such as temperature control becomes easy, and the Cu atoms constituting the Cu film flow easily. Embedment is improved.

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

【図1】本発明の一実施の形態であるダマシンプロセス
によるCu配線の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a Cu wiring by a damascene process according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態であるダマシンプロセス
によるCu配線の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a Cu wiring by a damascene process according to an embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施の形態であるダマシンプロセス
によるCu配線の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a Cu wiring by a damascene process according to an embodiment of the present invention;

【図4】本発明の一実施の形態であるダマシンプロセス
によるCu配線の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a Cu wiring by a damascene process according to an embodiment of the present invention;

【図5】本発明の一実施の形態であるダマシンプロセス
によるCu配線の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a Cu wiring by a damascene process according to an embodiment of the present invention;

【図6】本発明の一実施の形態であるダマシンプロセス
によるCu配線の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a Cu wiring by a damascene process according to an embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 第1の絶縁膜 3 第2の絶縁膜 4 溝 5 バリア膜 6 Cu膜 ML Cu配線 Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 first insulating film 3 second insulating film 4 groove 5 barrier film 6 Cu film ML Cu wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/768 H01L 21/88 M 21/90 A (72)発明者 齋藤 達之 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 藤原 剛 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 4K029 BA08 BD02 CA05 GA01 4K030 BA01 CA04 DA09 4M104 BB04 BB17 BB30 BB32 BB33 DD07 DD16 DD17 DD19 DD20 DD37 DD51 DD79 DD80 DD99 EE08 EE12 EE14 EE15 EE17 EE18 FF13 FF17 FF18 FF22 HH01 HH12 HH16 5F033 HH11 HH21 HH32 HH33 HH34 JJ01 JJ11 JJ21 JJ32 JJ33 JJ34 MM01 MM02 MM08 MM13 NN06 NN07 PP06 PP15 PP26 QQ09 QQ35 QQ48 QQ73 QQ75 QQ85 RR04 RR06 RR09 RR11 RR21 SS11 SS21 TT01 WW00 XX01 XX05 XX10 XX25 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/768 H01L 21/88 M 21/90 A (72) Inventor Tatsuyuki Saito Shinmachiroku, Ome-shi, Tokyo In the Device Development Center, Hitachi, Ltd., at 3-16, Hitachi, Ltd. Tsuyoshi Fujiwara Inventor Tsuyoshi Fujiwara, 6-chome, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo F-Terminus, Device Development Center, Hitachi, Ltd. F-term 4K029 BA08 BD02 CA05 GA01 4K030 BA01 CA04 DA09 4M104 BB04 BB17 BB30 BB32 BB33 DD07 DD16 DD17 DD19 DD20 DD37 DD51 DD79 DD80 DD99 EE08 EE12 EE14 EE15 EE17 EE18 FF13 FF17 FF18 FF22 HH01 HH12 HH16 5F033 HH11 MM33 JJ13H33 PP06 PP15 PP26 QQ09 QQ35 QQ48 QQ73 QQ75 QQ85 RR04 RR06 RR09 RR11 RR21 SS11 SS21 TT01 WW00 XX01 XX05 XX10 XX25

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a).半導体基板上の絶縁膜に溝または孔
を形成する工程と、(b).前記絶縁膜の上層に金属膜を形
成する工程と、(c).1〜100Torr程度の減圧下
で、水素を30〜70%程度含有する窒素との混合ガス
または水素を30〜70%程度含有する不活性ガスとの
混合ガスを雰囲気としたリフロー処理を前記半導体基板
に施す工程とを有することを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。
(A) forming a groove or a hole in an insulating film on a semiconductor substrate; (b) forming a metal film on the insulating film; and (c) forming a metal film on the insulating film. Subjecting the semiconductor substrate to a reflow treatment under a reduced pressure of about 30 to 70% of hydrogen and an atmosphere of a mixed gas with nitrogen or an inert gas containing about 30 to 70% of hydrogen. And a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項2】 (a).半導体基板上の絶縁膜に溝または孔
を形成する工程と、(b).前記絶縁膜の上層にバリア膜お
よび金属膜を順次形成する工程と、(c).1〜100To
rr程度の減圧下で、水素を30〜70程度%含有する
窒素との混合ガスまたは水素を30〜70%程度含有す
る不活性ガスとの混合ガスを雰囲気としたリフロー処理
を前記半導体基板に施す工程とを有することを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。
2. A step of forming a groove or a hole in an insulating film on a semiconductor substrate; (b) a step of sequentially forming a barrier film and a metal film on the insulating film; and (c). .1 to 100To
The semiconductor substrate is subjected to a reflow process under a reduced pressure of about rr in a mixed gas with nitrogen containing about 30 to 70% of hydrogen or an inert gas containing about 30 to 70% of hydrogen as an atmosphere. And a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項3】 請求項1または2記載の半導体集積回路
装置の製造方法であって、前記(c) 工程のリフロー処理
にコールドウォール型炉体を用いることを特徴とする半
導体集積回路装置の製造方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a cold-wall type furnace body is used for the reflow process in the step (c). Method.
【請求項4】 請求項1、2または3記載の半導体集積
回路装置の製造方法であって、前記金属膜は銅を約80
%以上含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said metal film is made of copper.
% Of a semiconductor integrated circuit device.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記不活性ガス
は、アルゴンガス、ヘリウムガス、クリプトンガスまた
はキセノンガスであることを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the inert gas is an argon gas, a helium gas, a krypton gas, or a xenon gas. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記(c) 工程の
後に、前記金属膜の表面を平坦化して前記溝または前記
孔の内部に前記金属膜を埋め込むことを特徴とする半導
体集積回路装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein, after the step (c), the surface of the metal film is flattened to form the groove or the groove. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the metal film is embedded in a hole.
【請求項7】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記金属膜はス
パッタリング法またはめっき法によって形成されること
を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said metal film is formed by a sputtering method or a plating method. Device manufacturing method.
【請求項8】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記金属膜は配
線またはプラグを構成することを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said metal film forms a wiring or a plug. Method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160132139A (en) * 2011-04-15 2016-11-17 노벨러스 시스템즈, 인코포레이티드 Method and apparatus for filling interconnect structures

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160132139A (en) * 2011-04-15 2016-11-17 노벨러스 시스템즈, 인코포레이티드 Method and apparatus for filling interconnect structures
KR102018915B1 (en) * 2011-04-15 2019-09-05 노벨러스 시스템즈, 인코포레이티드 Method and apparatus for filling interconnect structures

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