JP2001044201A - Manufacture of semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Manufacture of semiconductor integrated circuit device

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JP2001044201A
JP2001044201A JP11215646A JP21564699A JP2001044201A JP 2001044201 A JP2001044201 A JP 2001044201A JP 11215646 A JP11215646 A JP 11215646A JP 21564699 A JP21564699 A JP 21564699A JP 2001044201 A JP2001044201 A JP 2001044201A
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JP
Japan
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film
insulating film
groove
integrated circuit
circuit device
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Application number
JP11215646A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuhiro Konishi
信博 小西
Sadayuki Okudaira
定之 奥平
Shinichi Fukada
晋一 深田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the yield and reliability of a semiconductor integrated circuit device by improving the planarity of an insulating film on metal interconnections formed by a CMP(Chemical mechanical polishing) method, and suppressing short circuits of the metal interconnections formed by the CMP method. SOLUTION: In a process step where a sacrificial film 16 is formed on an insulating film 11b and interconnections buried in grooves 15 formed of the films 11b and 16 are formed by deposition of a titanium nitride film 14b (barrier film) and a conductive film 18, such as a copper film and polishing using a CMP method, the film 16 which is polished at a speed higher than for the film 18 is polished at the same time. The film 16 is formed by implanting boron ions into the surface of the film 11b.

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、絶縁膜に形成した溝部内に
銅を主成分として含む導電性膜を堆積した後、CMP
(Chemical Mechanical Polishing :化学機械研磨)法
により溝部領域以外の導電性膜を除去して形成された配
線を有する半導体集積回路装置の製造に適用して有効な
技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device by depositing a conductive film containing copper as a main component in a groove formed in an insulating film and then performing a CMP process.
The present invention relates to a technique which is effective when applied to the manufacture of a semiconductor integrated circuit device having a wiring formed by removing a conductive film other than a groove region by a (Chemical Mechanical Polishing) method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体集積回路における配線層の
形成は、たとえば、昭和59年11月30日、株式会社
オーム社発行、「LSIハンドブック」、p253〜p
292に記載されているように、絶縁膜上にアルミニウ
ム(Al)合金またはタングステン(W)などの高融点
金属薄膜を成膜した後、フォトリソグラフィ工程により
配線用薄膜上に配線パターンと同一形状のレジストパタ
ーンを形成し、それをマスクとしてドライエッチング工
程により配線パターンを形成していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, wiring layers in a semiconductor integrated circuit are formed, for example, on November 30, 1984, by Ohm Co., Ltd., "LSI Handbook", p.
292, a high-melting-point metal thin film such as an aluminum (Al) alloy or tungsten (W) is formed on an insulating film, and a photolithography process is used to form a thin film having the same shape as the wiring pattern on the wiring thin film. A resist pattern is formed, and a wiring pattern is formed by a dry etching process using the resist pattern as a mask.

【0003】しかし、このAl合金等を用いる方法では
配線の微細化に伴い、配線抵抗の増大が顕著となり、そ
れに伴い配線遅延が増加し、半導体集積回路装置の性能
が低下する等の問題があった。特に高性能なロジックL
SIにおいては、その性能阻害要因として大きな問題が
生じている。
However, in the method using an Al alloy or the like, there is a problem that the wiring resistance is remarkably increased as the wiring is miniaturized, the wiring delay is increased, and the performance of the semiconductor integrated circuit device is reduced. Was. Especially high performance logic L
In SI, a big problem has arisen as a performance hindrance factor.

【0004】そこで、1993 VMIC(VLSI Multi
level Interconnection Conference)予稿集、p15〜
p21に記載されているように、絶縁膜に形成した溝部
上に銅(Cu)を主導体層とする配線用金属を埋め込ん
だ後、溝部外部の余分な金属をCMP法(化学機械研磨
法)を用いて除去することにより溝部内に配線パターン
を形成する方法(いわゆるダマシン法)が検討されてい
る。
[0004] Therefore, 1993 VMIC (VLSI Multi
level Interconnection Conference) Proceedings, p15-
As described in p21, after a wiring metal having copper (Cu) as a main conductor layer is buried in a groove formed in an insulating film, an extra metal outside the groove is removed by a CMP method (chemical mechanical polishing method). A method of forming a wiring pattern in a groove by removing the wiring pattern (so-called damascene method) has been studied.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】絶縁膜に形成した溝上
に銅(Cu)等を主導体層とする配線用金属膜を埋め込
んだ後、溝部外部の余分な金属をCMP法を用いて除去
する従来の技術では以下のような問題を生ずる。この問
題点を、図32を用いて説明する。図32は、本発明者
らが検討した問題点を説明する図面であり、(a)は半
導体基板平面図、(b)は(a)におけるb−b断面
図、(c)は(a)におけるc−c断面図である。な
お、図32では、問題となる配線層についてのみ示し、
その他の部材については省略している。
After a metal film for wiring having copper (Cu) or the like as a main conductor layer is buried in a groove formed in an insulating film, excess metal outside the groove is removed by a CMP method. The conventional technique has the following problems. This problem will be described with reference to FIG. FIGS. 32A and 32B are diagrams for explaining the problems examined by the present inventors. FIG. 32A is a plan view of a semiconductor substrate, FIG. 32B is a sectional view taken along line bb in FIG. 32A, and FIG. It is cc sectional drawing in. Note that FIG. 32 shows only a wiring layer that causes a problem,
Other members are omitted.

【0006】すなわち、絶縁膜101上に配線102を
形成するためには、まず、絶縁膜101上に配線形成用
の絶縁膜103を堆積し、この絶縁膜103に配線用溝
部104を形成する。絶縁膜103には通常シリコン酸
化膜が用いられる。次に、溝部104を埋め込むように
絶縁膜103上に配線102を構成する導電性膜(たと
えば銅(Cu))を堆積し、溝部104以外の絶縁膜1
03上の導電性膜をCMP法により研磨して除去する。
これにより溝部104内にのみ導電性膜が残留し、配線
102が形成される。
That is, in order to form the wiring 102 on the insulating film 101, first, an insulating film 103 for forming a wiring is deposited on the insulating film 101, and a wiring groove 104 is formed in the insulating film 103. Normally, a silicon oxide film is used for the insulating film 103. Next, a conductive film (for example, copper (Cu)) forming the wiring 102 is deposited on the insulating film 103 so as to fill the groove 104, and the insulating film 1 other than the groove 104 is formed.
The conductive film on the substrate 03 is removed by polishing by a CMP method.
As a result, the conductive film remains only in the groove 104, and the wiring 102 is formed.

【0007】しかし、CMPの研磨剤と酸化剤を、たと
えば銅の研磨速度が速くなるように選択してあるため、
絶縁膜103であるシリコン酸化膜と配線102を構成
する銅とでは、銅の方がCMPの研磨速度が大きくな
る。このため、配線102の表面部分に凹部105が発
生する。この凹部105は、いわゆるディッシング(凹
み)の一種として知られるものである。また、CMPに
よる研磨により配線部のエロージョン(オーバー加工に
よる絶縁膜の目減り)も発生する。
However, since the polishing agent and the oxidizing agent for CMP are selected so that the polishing rate of copper is high, for example,
With respect to the silicon oxide film serving as the insulating film 103 and copper constituting the wiring 102, the polishing rate of CMP is higher in copper. Therefore, a concave portion 105 is generated in the surface portion of the wiring 102. The recess 105 is known as a kind of so-called dishing (dent). In addition, erosion of the wiring portion (loss of the insulating film due to over-processing) occurs by polishing by CMP.

【0008】このような凹部105あるいはエロージョ
ンが存在する状態でその上層に絶縁膜106を形成する
と、絶縁膜106の表面にも凹部105あるいはエロー
ジョンに起因する凹部が発生する。この凹部が存在した
状態で、絶縁膜106にプラグ107をCMP法により
形成すると、絶縁膜106の表面の凹部にプラグ107
を構成する導電物質108が残留することとなる。
When the insulating film 106 is formed thereon in a state where such a concave portion 105 or erosion exists, a concave portion 105 or a concave portion caused by erosion is also generated on the surface of the insulating film 106. When the plug 107 is formed in the insulating film 106 by the CMP method in a state where the recess exists, the plug 107 is formed in the recess on the surface of the insulating film 106.
Will remain.

【0009】すなわち、プラグ107の形成は、絶縁膜
106に開口した接続孔の内部にプラグ107を構成す
る導電性膜を埋め込むとともに絶縁膜106上に導電性
膜を堆積し、この絶縁膜106上の導電性膜のCMP法
による除去により接続孔内にのみ導電性膜を残留して形
成するが、絶縁膜106の表面に凹部(エロージョンに
起因する凹部を含む)が存在すると、この凹部内にも導
電性膜の残留物である導電物質108が残留する。な
お、エロージョンに起因する凹部にも導電性膜が残留す
る可能性があるが、図面では省略している。
That is, the plug 107 is formed by embedding a conductive film forming the plug 107 inside the connection hole opened in the insulating film 106 and depositing a conductive film on the insulating film 106. By removing the conductive film by the CMP method, the conductive film is formed to remain only in the connection hole. However, if a concave portion (including a concave portion caused by erosion) exists on the surface of the insulating film 106, the concave portion is formed in the concave portion. Also, the conductive material 108 which is a residue of the conductive film remains. Note that the conductive film may remain in the concave portion due to the erosion, but is omitted in the drawings.

【0010】このような導電性物質108の残留は、本
来意図するものではなく好ましくない。すなわち、プラ
グ107上に絶縁膜109を形成し、この絶縁膜109
の溝部に配線110を形成すると、本来絶縁されるべき
配線110間が導電物質108の存在により、電気的に
短絡され、配線110間のショート不良が発生すること
となる。
[0010] Such a residue of the conductive substance 108 is not originally intended and is not preferable. That is, an insulating film 109 is formed on the plug 107, and the insulating film 109 is formed.
When the wirings 110 are formed in the groove portions, the wirings 110 that should be insulated are electrically short-circuited due to the presence of the conductive material 108, and a short-circuit failure between the wirings 110 occurs.

【0011】なお、このようなショート不良は、プラグ
107を用いず、いわゆるデュアルダマシン法で配線を
形成する場合にも同様に発生する。
[0011] Such a short-circuit defect also occurs when a wiring is formed by a so-called dual damascene method without using the plug 107.

【0012】本発明の目的は、化学機械研磨法により形
成された金属配線上の絶縁膜の表面平坦性を向上する技
術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique for improving the surface flatness of an insulating film on a metal wiring formed by a chemical mechanical polishing method.

【0013】また、本発明の他の目的は、化学機械研磨
法により形成された金属配線上の上部金属配線のショー
ト不良を抑制し、半導体集積回路装置の歩留まりおよび
信頼性を向上させることにある。
Another object of the present invention is to suppress a short-circuit failure of an upper metal wiring on a metal wiring formed by a chemical mechanical polishing method, and to improve the yield and reliability of a semiconductor integrated circuit device. .

【0014】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.

【0015】[0015]

【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。
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.

【0016】(1)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、以下の工程を含んでいる。
(1) A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes the following steps.

【0017】(a)半導体基板の主面上に半導体素子を
形成し、前記半導体素子の上部に絶縁膜を形成する工
程、(b)前記絶縁膜上に前記絶縁膜よりも研磨速度の
大きい犠牲膜を形成する工程、(c)前記犠牲膜および
前記絶縁膜をエッチングして溝部を形成する工程、
(d)前記溝部の内部を含む前記犠牲膜の表面に、バリ
ア膜を形成する工程、(e)前記溝部の内部を含む前記
バリア膜の表面に、前記溝部を埋め込む導電性膜を形成
する工程、(f)前記溝部の外部の前記導電性膜、前記
バリア膜および前記犠牲膜を化学的および機械的に研磨
して、前記溝部内に前記バリア膜および前記導電性膜を
残すことにより、配線を形成する工程。
(A) forming a semiconductor element on a main surface of a semiconductor substrate and forming an insulating film on the semiconductor element; (b) sacrificing a polishing rate higher than the insulating film on the insulating film; Forming a film, (c) etching the sacrificial film and the insulating film to form a groove,
(D) forming a barrier film on the surface of the sacrificial film including the inside of the groove, and (e) forming a conductive film filling the groove on the surface of the barrier film including the inside of the groove. (F) chemically and mechanically polishing the conductive film, the barrier film, and the sacrificial film outside the groove to leave the barrier film and the conductive film in the groove, thereby forming a wiring. Forming a.

【0018】(2)本発明の他の半導体集積回路装置の
製造方法は、以下の工程を含んでいる。
(2) Another method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes the following steps.

【0019】(a)半導体基板の主面上に半導体素子を
形成し、前記半導体素子の上部に絶縁膜を形成する工
程、(b)前記絶縁膜をエッチングして溝部を形成する
工程、(c)前記溝部の内部を含む前記絶縁膜上に前記
絶縁膜よりも研磨速度の大きい犠牲膜を形成する工程、
(d)前記溝部の内部を含む前記犠牲膜の表面に、バリ
ア膜を形成する工程、(e)前記溝部の内部を含む前記
バリア膜の表面に、前記溝部を埋め込む導電性膜を形成
する工程、(f)前記溝部の外部の前記導電性膜、前記
バリア膜および前記犠牲膜を化学的および機械的に研磨
して、前記溝部内に前記犠牲膜、前記バリア膜および前
記導電性膜を残すことにより、配線を形成する工程。
(A) forming a semiconductor element on a main surface of a semiconductor substrate and forming an insulating film on the semiconductor element; (b) forming a groove by etching the insulating film; Forming a sacrificial film having a higher polishing rate than the insulating film on the insulating film including the inside of the groove;
(D) forming a barrier film on the surface of the sacrificial film including the inside of the groove, and (e) forming a conductive film filling the groove on the surface of the barrier film including the inside of the groove. (F) chemically and mechanically polishing the conductive film, the barrier film, and the sacrificial film outside the groove to leave the sacrificial film, the barrier film, and the conductive film in the groove; Thereby forming a wiring.

【0020】上記(1)、(2)の製造方法によれば、
導電性膜の研磨時に前記溝部周囲の絶縁膜に堆積した絶
縁膜よりも研磨速度の大きい犠牲膜が同時に研磨される
ため、配線上にディッシング(凹み)やエロージョン
(目減り)を生じることなく研磨が行なわれ、配線と絶
縁膜との研磨選択比を制御することが可能となる。
According to the manufacturing methods (1) and (2),
At the time of polishing the conductive film, the sacrificial film having a higher polishing rate than the insulating film deposited on the insulating film around the groove is simultaneously polished, so that the polishing can be performed without causing dishing (dent) or erosion (loss) on the wiring. Then, the polishing selectivity between the wiring and the insulating film can be controlled.

【0021】さらに上部に絶縁膜が形成される場合で
も、下部絶縁膜上の配線部の凹みが低減されているた
め、その表面が平坦化され、上部絶縁膜に埋め込む導電
性膜の配線のCMP法による形成が確実に行われる。す
なわち、犠牲膜を形成しない場合に発生するであろう上
部絶縁膜の表面の凹部に、上部絶縁膜に埋め込まれる導
電性膜の研磨残りが形成されず、前記残留物に起因する
上層絶縁膜の配線間のショート不良を防止することがで
きる。この結果、段差の平坦性が改善され、半導体集積
回路装置の歩留まりと信頼性を向上することができる。
Even when an insulating film is further formed on the upper portion, the surface of the conductive film is buried in the upper insulating film because the dent of the wiring portion on the lower insulating film is reduced. The formation by the method is reliably performed. That is, the polishing residue of the conductive film embedded in the upper insulating film is not formed in the concave portion on the surface of the upper insulating film that would occur when the sacrificial film is not formed, and the upper insulating film caused by the residue is not removed. Short-circuit failure between wirings can be prevented. As a result, the flatness of the step is improved, and the yield and reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0022】また、上部絶縁膜の表面に凹部が存在する
場合には、配線を形成するために上部絶縁膜上に堆積し
た導電性膜を過剰に研磨する必要が生じるが、本発明で
はそのような上部絶縁膜の表面の凹部が形成されないた
め、過剰な研磨を必要としない。この結果、上部絶縁膜
に埋め込まれた配線のディッシングを防止して、さらに
上部に形成される配線を上記と同様の理由により確実に
形成してそのショート不良を防止することができる。
When a concave portion is present on the surface of the upper insulating film, it is necessary to excessively polish the conductive film deposited on the upper insulating film in order to form a wiring. Since no depressed portion is formed on the surface of the upper insulating film, excessive polishing is not required. As a result, dishing of the wiring buried in the upper insulating film can be prevented, and furthermore, the wiring formed on the upper part can be surely formed for the same reason as described above, and the short circuit failure can be prevented.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, the same members are denoted by the same reference numerals, and a repeated description thereof will be omitted.

【0024】(実施の形態1)図1は、本発明の実施に
より製造される半導体集積回路装置の一例を示した断面
図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing an example of a semiconductor integrated circuit device manufactured according to the present invention.

【0025】本実施の形態1の半導体集積回路装置は、
たとえば、SOI(Silicon On Insulator)絶縁層2お
よびU溝素子分離領域3を有する半導体基板1のpウェ
ル4にnチャネルMISFET(Metal Insulator Semi
conductor Field Effect Transistor )Qnが形成され
たものである。SOI絶縁層2、U溝素子分離領域3
は、たとえばシリコン酸化膜で構成される。
The semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment is
For example, an n-channel MISFET (Metal Insulator Semi) is formed in a p-well 4 of a semiconductor substrate 1 having an SOI (Silicon On Insulator) insulating layer 2 and a U-groove element isolation region 3.
conductor Field Effect Transistor) Qn is formed. SOI insulating layer 2, U-groove element isolation region 3
Is composed of, for example, a silicon oxide film.

【0026】nチャネルMISFETQnは、半導体基
板1の主面上にゲート絶縁膜6を介して形成されたゲー
ト電極7と、ゲート電極7の両側の半導体基板1の主面
に形成された不純物半導体領域8とを有するものであ
り、ゲート電極7の側面および上面にはサイドウォール
スペーサ9およびキャップ絶縁膜10がそれぞれ形成さ
れている。
The n-channel MISFET Qn has a gate electrode 7 formed on the main surface of the semiconductor substrate 1 with a gate insulating film 6 interposed therebetween, and an impurity semiconductor region formed on the main surface of the semiconductor substrate 1 on both sides of the gate electrode 7. 8, a sidewall spacer 9 and a cap insulating film 10 are formed on the side surface and the upper surface of the gate electrode 7, respectively.

【0027】ゲート絶縁膜6は、数nmの膜厚を有する
シリコン酸化膜からなり、たとえば熱CVD法または熱
酸化法により形成することができる。
Gate insulating film 6 is formed of a silicon oxide film having a thickness of several nm, and can be formed by, for example, a thermal CVD method or a thermal oxidation method.

【0028】ゲート電極7は、たとえば低抵抗多結晶シ
リコン膜からなり、その上層にシリサイド層あるいはタ
ングステン等の金属層を形成して低抵抗化を図ってもよ
い。
The gate electrode 7 may be made of, for example, a low-resistance polycrystalline silicon film, and a low-resistance metal layer such as a silicide layer or tungsten may be formed thereon.

【0029】不純物半導体領域8は、nチャネルMIS
FETQnのソース・ドレイン領域として機能するもの
であり、たとえばリン(P)またはヒ素(As)等の不
純物が高濃度に注入されている。
The impurity semiconductor region 8 has an n-channel MIS
It functions as a source / drain region of the FET Qn. For example, impurities such as phosphorus (P) or arsenic (As) are implanted at a high concentration.

【0030】ゲート電極7および不純物半導体領域8の
上部には、WSix 、MoSix 、TiSix 、TaS
x などの高融点金属シリサイド膜を積層したシリサイ
ド膜を形成してもよい。
[0030] On top of the gate electrode 7 and the impurity semiconductor regions 8, WSi x, MoSi x, TiSi x, TaS
a refractory metal silicide film such as i x a silicide film may be formed by laminating.

【0031】サイドウォールスペーサ9およびキャップ
絶縁膜10は、たとえばシリコン酸化膜あるいは窒化シ
リコン膜とすることができ、窒化シリコン膜を用いる場
合には、その窒化シリコン膜からなるサイドウォールス
ペーサ9およびキャップ絶縁膜10をマスクとして用
い、後に説明する絶縁膜に自己整合的に接続孔を開口す
ることができる。
The sidewall spacer 9 and the cap insulating film 10 can be, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film. When a silicon nitride film is used, the sidewall spacer 9 and the cap insulating film made of the silicon nitride film are used. Using the film 10 as a mask, a connection hole can be opened in a self-aligned manner in an insulating film described later.

【0032】nチャネルMISFETQnの上部には絶
縁膜11aが形成されている。絶縁膜11aとして、B
PSG(Boron-doped Phospho Silicate Glass)膜また
はPSG(Phospho Silicate Glass)膜等のリフロー膜
を用いることができるが、絶縁膜11aの下部もしくは
上部にCVD法またはスパッタ法により形成されたシリ
コン酸化膜との積層膜とすることもできる。絶縁膜11
aは、堆積された後、たとえばCMP法により研磨さ
れ、その表面が平坦化されている。
An insulating film 11a is formed above the n-channel MISFET Qn. B as the insulating film 11a
A reflow film such as a PSG (Boron-doped Phospho Silicate Glass) film or a PSG (Phospho Silicate Glass) film can be used, and a silicon oxide film formed by a CVD method or a sputtering method below or above the insulating film 11a. Can be formed as a laminated film. Insulating film 11
After a is deposited, it is polished by, for example, a CMP method, and its surface is planarized.

【0033】不純物半導体領域8上の絶縁膜11aには
接続孔12が設けられ、接続孔12には、たとえばスパ
ッタ法により形成された窒化チタン膜13a、およびた
とえばブランケットCVD法あるいは選択CVD法によ
り形成されたタングステンからなる金属プラグ13bが
形成されている。
In the insulating film 11a on the impurity semiconductor region 8, a connection hole 12 is provided. In the connection hole 12, a titanium nitride film 13a formed by, for example, a sputtering method and a blanket CVD method or a selective CVD method are formed. A metal plug 13b made of the removed tungsten is formed.

【0034】絶縁膜11aの上層には、絶縁膜11bが
形成され、配線14が絶縁膜11bに形成された溝部1
5内に形成されている。
An insulating film 11b is formed on the insulating film 11a, and a wiring 14 is formed in the groove 1 in the insulating film 11b.
5 are formed.

【0035】絶縁膜11bは、たとえばCVD法または
スパッタ法で形成されたシリコン酸化膜で構成される。
The insulating film 11b is formed of, for example, a silicon oxide film formed by a CVD method or a sputtering method.

【0036】配線14は、主導電層14aと窒化チタン
膜14bとからなる。主導電層14aは、たとえば銅で
構成される。銅のように抵抗率の低い材料を主な導電層
とすることにより配線14の微細化に伴う配線抵抗の上
昇を抑制することができる。これにより半導体集積回路
装置の高性能化を達成することができる。窒化チタン膜
14bは、主導電層14aを構成する材料である銅が絶
縁膜11aと絶縁膜11bへの拡散するのを防止するバ
リア膜として作用させることができ、また溝部15に堆
積した銅との密着性も向上する。窒化チタン膜14bは
窒化チタン膜の他、たとえば、タンタル膜、窒化タンタ
ル膜、窒化タングステン膜、スパッタタングステン膜、
あるいはこれらとシリコンとの化合物とすることもでき
る。
The wiring 14 is composed of a main conductive layer 14a and a titanium nitride film 14b. Main conductive layer 14a is made of, for example, copper. By using a material having a low resistivity as the main conductive layer, such as copper, an increase in wiring resistance due to miniaturization of the wiring 14 can be suppressed. This makes it possible to achieve higher performance of the semiconductor integrated circuit device. The titanium nitride film 14b can serve as a barrier film for preventing copper, which is a material forming the main conductive layer 14a, from diffusing into the insulating film 11a and the insulating film 11b. Adhesion is also improved. The titanium nitride film 14b may be a titanium nitride film, for example, a tantalum film, a tantalum nitride film, a tungsten nitride film, a sputtered tungsten film,
Alternatively, it may be a compound of these and silicon.

【0037】配線14および絶縁膜11bの上部には絶
縁膜19が形成されている。絶縁膜19は、配線14お
よび絶縁膜11bに接して形成されたブロッキング層1
9aと絶縁膜19bから構成される。
An insulating film 19 is formed on the wiring 14 and the insulating film 11b. The insulating film 19 includes a blocking layer 1 formed in contact with the wiring 14 and the insulating film 11b.
9a and an insulating film 19b.

【0038】ブロッキング層19aは、たとえばプラズ
マCVD法により形成された窒化シリコン膜とすること
ができ、配線14の主導電層14aを構成する銅の拡散
を抑制する機能を有する。これにより窒化チタン膜14
bとともに絶縁膜11a、11b、19への銅の拡散を
防止してそれらの絶縁性を保持し、半導体集積回路装置
の信頼性を高めることができる。
The blocking layer 19a can be, for example, a silicon nitride film formed by a plasma CVD method, and has a function of suppressing diffusion of copper constituting the main conductive layer 14a of the wiring 14. Thereby, the titanium nitride film 14
It is possible to prevent copper from diffusing into the insulating films 11a, 11b, and 19 together with b, maintain their insulating properties, and improve the reliability of the semiconductor integrated circuit device.

【0039】絶縁膜19bは、たとえばCVD法により
形成されたシリコン酸化膜とすることができ、溝部20
の深さを確保するためのものである。
The insulating film 19b can be, for example, a silicon oxide film formed by a CVD method.
It is for ensuring the depth of the.

【0040】この溝部20は絶縁膜19に形成され、溝
部20内には第2金属配線である配線22が形成されて
いる。なお、溝部20の一部は、その下部に形成されて
いる配線14に接続するための接続孔も含まれる。すな
わち、溝部と接続孔とを形成し、その溝部および接続孔
内を含む絶縁膜状に導電性膜を堆積して、たとえばCM
P法により溝部以外の領域の導電性膜を除去して接続配
線および配線を一体的に形成するいわゆるデュアルダマ
シン法で形成されている。
The groove 20 is formed in the insulating film 19, and a wiring 22 as a second metal wiring is formed in the groove 20. Note that a part of the groove 20 also includes a connection hole for connecting to the wiring 14 formed thereunder. That is, a groove and a connection hole are formed, and a conductive film is deposited on the insulating film including the groove and the inside of the connection hole.
It is formed by a so-called dual damascene method in which the conductive film in the region other than the groove is removed by the P method to form the connection wiring and the wiring integrally.

【0041】配線22は配線14と同様に、主導電層2
2aと窒化チタン膜22bとからなる。主導電層22a
はたとえば銅であり、抵抗率の低い材料を主な導電層と
することにより配線22の微細化に伴う配線抵抗の上昇
を抑制することができる。これにより半導体集積回路装
置の高性能化を達成することができる。窒化チタン膜2
2bは、主導電層22aを構成する材料、たとえば銅の
絶縁膜19への拡散を防止するのと、さらに配線22の
上部に絶縁膜が形成される場合には、前記絶縁膜への前
記銅の拡散を防止するバリア膜として作用させることが
でき、溝部20に堆積した銅との密着性も向上する。窒
化チタン膜の他、たとえば、タンタル膜、窒化タンタル
膜、窒化タングステン膜、スパッタタングステン膜、あ
るいはこれらのシリコンとの化合物とすることもでき
る。
The wiring 22 is, like the wiring 14, the main conductive layer 2.
2a and a titanium nitride film 22b. Main conductive layer 22a
Is, for example, copper. By using a material having a low resistivity as a main conductive layer, an increase in wiring resistance due to miniaturization of the wiring 22 can be suppressed. This makes it possible to achieve higher performance of the semiconductor integrated circuit device. Titanium nitride film 2
2b prevents diffusion of the material constituting the main conductive layer 22a, for example, copper, into the insulating film 19, and furthermore, when an insulating film is formed on the wiring 22, Can function as a barrier film for preventing diffusion of copper, and the adhesion to copper deposited in the groove 20 is also improved. In addition to the titanium nitride film, for example, a tantalum film, a tantalum nitride film, a tungsten nitride film, a sputtered tungsten film, or a compound thereof with silicon can be used.

【0042】なお、配線22は後に説明するようにCM
P法を用いた研磨により絶縁膜19上に形成された導電
性膜を除去して形成されるが、絶縁膜19の表面は後で
説明する犠牲膜を用いたCMP法による研磨によって平
坦性が確保されているため、その表面には溝部20以外
の凹部は存在せず、よって配線22以外の導電性膜の残
留物が形成されない。このため、導電性残留物に起因す
る配線22のショート不良は発生せず、半導体集積回路
装置の歩留まりと信頼性の向上を図ることができる。ま
た、絶縁膜19の表面が十分に平坦であるため、配線2
2を形成するためのCMPによる研磨において、過剰な
オーバー研磨は必要でない。この結果、配線22のディ
ッシングを抑制してさらに多層な配線(第3金属配線
等)を形成した場合の上層配線のショート不良を防止
し、半導体集積回路装置の歩留まりと信頼性を向上させ
ることができる。
The wiring 22 is connected to a CM as described later.
The conductive film formed on the insulating film 19 is removed by polishing using the P method, and the surface of the insulating film 19 is flattened by polishing using a CMP method using a sacrificial film described later. Since it is secured, there is no concave portion other than the groove portion 20 on the surface thereof, and therefore, no residue of the conductive film other than the wiring 22 is formed. Therefore, short-circuit failure of the wiring 22 due to the conductive residue does not occur, and the yield and reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved. Since the surface of the insulating film 19 is sufficiently flat, the wiring 2
Excessive overpolishing is not required in the polishing by CMP to form No. 2. As a result, it is possible to suppress the dishing of the wiring 22 and prevent a short-circuit failure of the upper wiring when a multilayer wiring (third metal wiring or the like) is formed, thereby improving the yield and reliability of the semiconductor integrated circuit device. it can.

【0043】配線22上に絶縁膜19および配線22と
同様の絶縁膜および配線を形成してさらに多層に構成し
てもよい。この場合、後で説明する犠牲膜と同様の犠牲
膜を用いたCMP法による研磨によって上層配線の加工
を確実に行うことができることは配線22の場合と同様
である。
An insulating film and a wiring similar to the insulating film 19 and the wiring 22 may be formed on the wiring 22 to form a multilayer structure. In this case, as in the case of the wiring 22, it is possible to reliably process the upper layer wiring by polishing using a CMP method using a sacrificial film similar to a sacrificial film described later.

【0044】次に、上記した半導体集積回路装置の製造
方法を図2〜図18に従って説明する。
Next, a method of manufacturing the above-described semiconductor integrated circuit device will be described with reference to FIGS.

【0045】まず、高濃度酸素注入法等により形成され
たSOI絶縁層2を有するp- 形の単結晶シリコンから
なる半導体基板1を用意し、p形の導電形にするための
不純物、たとえばボロンをイオン注入等によりドープし
てpウェル4を形成する。pウェル4は、高濃度酸素注
入法におけるエピタキシャル成長時に不純物ガスを混入
し、ドーピングを行ってもよい。
[0045] First, p has a SOI insulating layer 2 formed by hyperoxia implantation or the like - providing a semiconductor substrate 1 made of the form of single crystal silicon, an impurity for the conductivity type of p-type, such as boron Is doped by ion implantation or the like to form a p-well 4. The p-well 4 may be doped with an impurity gas during the epitaxial growth by the high-concentration oxygen implantation method.

【0046】次に、半導体基板1の主面に、SOI絶縁
層2に達するU溝を形成し、その後たとえばシリコン酸
化膜を堆積した後、CMP法等を用いて余分なシリコン
酸化膜を除去して、前記U溝にシリコン酸化膜を埋め込
み、U溝素子分離領域3を形成する(図2)。
Next, a U-groove reaching the SOI insulating layer 2 is formed on the main surface of the semiconductor substrate 1, and then, for example, a silicon oxide film is deposited. Then, an extra silicon oxide film is removed by using a CMP method or the like. Then, a silicon oxide film is buried in the U-groove to form a U-groove element isolation region 3 (FIG. 2).

【0047】次に、半導体基板1の主面上にゲート絶縁
膜6となるシリコン酸化膜、ゲート電極7となる多結晶
シリコン膜およびキャップ絶縁膜10となるシリコン酸
化膜を順次堆積して積層膜を形成し、フォトリソグラフ
ィによりパターニングされたレジストをマスクとして前
記積層膜をエッチングし、ゲート電極7およびキャップ
絶縁膜10を形成する(図3)。ゲート絶縁膜6はたと
えば熱CVD法により形成することができ、ゲート電極
7を構成する多結晶シリコンはCVD法により形成する
ことができるが、その抵抗値を低減するためにn形の不
純物(例えばリン(P))をドープする。なお、多結晶
シリコン7の上部にWSix 、MoSix 、TiS
x 、TaSix などの高融点金属シリサイド膜を積層
してもよい。キャップ絶縁膜10はたとえばCVD法に
より堆積することができる。
Next, a silicon oxide film serving as a gate insulating film 6, a polycrystalline silicon film serving as a gate electrode 7, and a silicon oxide film serving as a cap insulating film 10 are sequentially deposited on the main surface of the semiconductor substrate 1 to form a laminated film. Is formed, and the laminated film is etched using a resist patterned by photolithography as a mask to form a gate electrode 7 and a cap insulating film 10 (FIG. 3). The gate insulating film 6 can be formed by, for example, a thermal CVD method, and the polycrystalline silicon forming the gate electrode 7 can be formed by a CVD method. In order to reduce the resistance value, an n-type impurity (for example, Doping with phosphorus (P). In addition, the upper part WSi x of polycrystalline silicon 7, MoSi x, TiS
i x, it may be stacked refractory metal silicide film such as TaSi x. The cap insulating film 10 can be deposited by, for example, a CVD method.

【0048】次に、半導体基板1上にCVD法で酸化シ
リコン膜を堆積した後、反応性イオンエッチング(RI
E)法でこの酸化シリコン膜を異方性エッチングするこ
とにより、ゲート電極7の側壁にサイドウォールスペー
サ9を形成し、n形不純物(リン)をイオン注入してゲ
ート電極7の両側のpウェル4にnチャネルMISFE
TQnのソース、ドレイン領域を構成する不純物半導体
領域8を形成する(図4)。なお、サイドウォールスペ
ーサ9の形成前に低濃度の不純物半導体領域を形成し、
サイドウォールスペーサ9の形成後に高濃度の不純物半
導体領域を形成してもよい。
Next, after depositing a silicon oxide film on the semiconductor substrate 1 by the CVD method, reactive ion etching (RI
The silicon oxide film is anisotropically etched by the method E) to form sidewall spacers 9 on the side walls of the gate electrode 7 and ion-implant n-type impurities (phosphorus) to form p-wells on both sides of the gate electrode 7. 4 n channel MISFE
The impurity semiconductor regions 8 forming the source and drain regions of TQn are formed (FIG. 4). Note that a low-concentration impurity semiconductor region is formed before the formation of the sidewall spacers 9.
After the formation of the sidewall spacers 9, a high-concentration impurity semiconductor region may be formed.

【0049】次に、半導体基板1上にスパッタ法または
CVD法で酸化シリコン膜を堆積した後、たとえば酸化
シリコン膜をCMP法で研磨することにより、その表面
が平坦化された絶縁膜11aを形成する。さらに、半導
体基板1の主面の不純物半導体領域8上の絶縁膜11a
に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて接続孔12
を開口する(図5)。
Next, after depositing a silicon oxide film on the semiconductor substrate 1 by a sputtering method or a CVD method, for example, the silicon oxide film is polished by a CMP method to form an insulating film 11a whose surface is flattened. I do. Further, insulating film 11a on impurity semiconductor region 8 on the main surface of semiconductor substrate 1
The connection hole 12 is formed by using a known photolithography technique.
Is opened (FIG. 5).

【0050】次に、スパッタ法により窒化チタン膜13
aを堆積し、さらにブランケットCVD法によりタング
ステン膜13cを堆積する(図6)。
Next, the titanium nitride film 13 is formed by sputtering.
Then, a tungsten film 13c is deposited by blanket CVD (FIG. 6).

【0051】次に、接続孔12以外の絶縁膜11a上の
タングステン膜13cおよび窒化チタン膜13aをたと
えばエッチバック法により除去し、金属プラグ13bを
形成する(図7)。
Next, the tungsten film 13c and the titanium nitride film 13a on the insulating film 11a other than the connection holes 12 are removed by, for example, an etch-back method to form a metal plug 13b (FIG. 7).

【0052】次に、CVD法で酸化シリコン膜を堆積し
て絶縁膜11bを形成する(図8)。
Next, a silicon oxide film is deposited by a CVD method to form an insulating film 11b (FIG. 8).

【0053】次に、堆積した絶縁膜11bの表面にホウ
素(B)をイオン注入して犠牲膜16を形成する(図
9)。この場合の犠牲膜16は絶縁膜である。本実施の
形態1ではホウ素を例示するが、リン(P)のイオン注
入、ホウ素とリンの両者のイオン注入であってもよい。
また、BまたはP、あるいはその両者を含んだ酸化膜を
新たにCVD法で絶縁膜11上に被着させ、犠牲膜16
としてもよい。イオン注入による犠牲膜16の形成で
は、絶縁膜11bを犠牲膜16の形成に利用することが
できる特徴があり、絶縁膜11bの表面への新たな膜の
被着による犠牲膜16の形成では、形成された犠牲膜1
6が削りやすい特徴を有する。犠牲膜16の形成は、後
に説明する銅膜のCMP時のディッシング防止のために
行うものである。犠牲膜16の厚さは500Å〜100
0Åであり、この膜厚は、後に説明する銅膜のCMP
を、犠牲膜16を形成せずに行なった場合のディッシン
グ量に相当する。また、絶縁膜11の研磨速度は10Å
/min以下であり、犠牲膜16の研磨レートは後述の
導電性膜18の研磨速度の50倍〜100倍である。
Next, boron (B) is ion-implanted into the surface of the deposited insulating film 11b to form a sacrificial film 16 (FIG. 9). In this case, the sacrificial film 16 is an insulating film. In the first embodiment, boron is exemplified, but ion implantation of phosphorus (P) or both boron and phosphorus may be performed.
Further, an oxide film containing B and / or P is newly deposited on the insulating film 11 by the CVD method, and the sacrificial film 16 is formed.
It may be. The formation of the sacrificial film 16 by ion implantation has a feature that the insulating film 11b can be used for forming the sacrificial film 16, and the formation of the sacrificial film 16 by attaching a new film to the surface of the insulating film 11b has Sacrificial film 1 formed
6 has a feature that is easy to cut. The formation of the sacrificial film 16 is performed to prevent dishing during the CMP of the copper film described later. The thickness of the sacrificial film 16 is 500 to 100.
0 °, and this film thickness corresponds to the CMP of a copper film described later.
Is performed without forming the sacrificial film 16. The polishing rate of the insulating film 11 is 10 °.
/ Min or less, and the polishing rate of the sacrificial film 16 is 50 to 100 times the polishing rate of the conductive film 18 described later.

【0054】次に、犠牲膜16および絶縁膜11bを公
知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用
いて加工し、溝部15を形成する(図10)。溝部15
は、後に説明する銅膜のCMP後にその深さが0.5μ
mになるよう形成する。
Next, the sacrifice film 16 and the insulating film 11b are processed by using a known photolithography technique and an etching technique to form the groove 15 (FIG. 10). Groove 15
Has a depth of 0.5 μm after CMP of a copper film to be described later.
m.

【0055】次に、半導体基板1の全面に配線14のバ
リア膜となる窒化チタン膜14bを堆積する(図1
1)。窒化チタン膜14bは、たとえばCVD法あるい
はスパッタ法により堆積することができる。窒化チタン
膜14bの堆積は、後に説明する銅膜の密着性の向上お
よび銅の拡散防止のために行うもので、その膜厚は約5
00Åである。なお、本実施の形態1では窒化チタン膜
を例示するが、タンタル等の金属膜あるいは窒化タンタ
ル膜等であってもよく、バリア膜がタンタル、窒化タン
タルの場合には窒化チタンを用いた場合より銅膜との密
着性がよい。また、次工程である主導電層14aの堆積
直前に窒化チタン膜14bの表面をスパッタエッチする
ことも可能である。このようなスパッタエッチにより、
窒化チタン膜14bの表面に吸着した水、酸素分子等を
除去し、主導電層14aの接着性を改善することができ
る。特に、窒化チタン膜14bの堆積後、真空破壊して
表面を大気に曝し、その主導電層14aを堆積する場合
に効果が大きい。
Next, a titanium nitride film 14b serving as a barrier film for the wiring 14 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 (FIG. 1).
1). The titanium nitride film 14b can be deposited by, for example, a CVD method or a sputtering method. The titanium nitride film 14b is deposited to improve the adhesion of the copper film and prevent the diffusion of copper, which will be described later.
00 °. In the first embodiment, a titanium nitride film is exemplified. However, a metal film such as tantalum or a tantalum nitride film may be used. In the case where the barrier film is tantalum or tantalum nitride, the titanium nitride film is more suitable than when titanium nitride is used. Good adhesion to copper film. It is also possible to sputter-etch the surface of the titanium nitride film 14b immediately before the next step of depositing the main conductive layer 14a. With such a sputter etch,
By removing water, oxygen molecules, and the like adsorbed on the surface of the titanium nitride film 14b, the adhesion of the main conductive layer 14a can be improved. In particular, after deposition of the titanium nitride film 14b, the effect is great when vacuum breaking is performed to expose the surface to the atmosphere and deposit the main conductive layer 14a.

【0056】次に、主導電層14aとなる金属である銅
の薄膜を堆積し、これを熱処理して流動化し、溝部15
に隙間なく良好に埋め込まれた導電性膜18を均一に形
成する(図12)。銅膜の堆積は、通常のスパッタ法を
用いることができるが、蒸着法等の物理的気相成長法、
メッキ法を用いてもよい。メッキ法を用いた場合には、
銅薄膜を堆積する前にシード膜の堆積が必要であり、ス
パッタリング法にて堆積する。また、熱処理の条件は、
導電性膜18を構成する銅が流動化する温度および時間
を必要とし、たとえば、400℃〜450℃、3分〜5
分を例示することができる。
Next, a thin film of copper, which is a metal to be the main conductive layer 14a, is deposited, heat-treated and fluidized to form a groove 15a.
The conductive film 18 satisfactorily embedded without gaps is uniformly formed (FIG. 12). For the deposition of the copper film, a normal sputtering method can be used, but a physical vapor deposition method such as an evaporation method,
A plating method may be used. When using the plating method,
Before depositing a copper thin film, it is necessary to deposit a seed film, which is deposited by a sputtering method. The heat treatment conditions are as follows:
It requires a temperature and a time at which the copper constituting the conductive film 18 is fluidized, for example, 400 ° C. to 450 ° C., 3 minutes to 5 minutes.
Minutes can be illustrated.

【0057】次に、絶縁膜11b上の余分な窒化チタン
膜14bおよび導電性膜18を除去し、溝部15内に配
線14を構成する主導電層14aおよび窒化チタン膜1
4bを形成する(図13)。窒化チタン膜14bおよび
導電性膜18の除去は、CMP法を用いた研磨により行
う。CMPには研磨剤としてアルミナ砥粒、シリカ砥粒
が用いられ、酸化剤として過酸化水素水が用いられる。
CMPの終点検出には、たとえばトルク検出法が用いら
れる。また、CMP研磨パッドにあらかじめ小さな穴を
開けておき、そこから研磨面にレーザー光を照射し、C
MPの終点ではレーザー光の反射率が変化することや、
反射レーザー光の強度が変化することを検出する光学検
出法を、CMPの終点検出に用いてもよい。CMP時に
は溝部15周囲の絶縁膜11bに堆積した、導電性膜1
8よりも研磨速度の大きい犠牲膜16が同時に研磨され
るため、配線上にディッシング(凹み)やエロージョン
(目減り)を生じることなく導電性膜18の研磨が行な
われ、配線14と絶縁膜11bとの研磨選択比を制御す
ることが可能となる。
Next, the excess titanium nitride film 14b and the conductive film 18 on the insulating film 11b are removed, and the main conductive layer 14a and the titanium nitride film
4b is formed (FIG. 13). The removal of the titanium nitride film 14b and the conductive film 18 is performed by polishing using a CMP method. In the CMP, alumina abrasive grains and silica abrasive grains are used as a polishing agent, and hydrogen peroxide water is used as an oxidizing agent.
For example, a torque detection method is used to detect the end point of the CMP. In addition, a small hole is made in the CMP polishing pad in advance, and the polishing surface is irradiated with a laser beam from the small hole.
At the end point of the MP, the reflectance of the laser light changes,
An optical detection method for detecting a change in the intensity of the reflected laser light may be used for detecting the end point of the CMP. During CMP, the conductive film 1 deposited on the insulating film 11b around the trench 15
Since the sacrificial film 16 having a polishing rate higher than 8 is simultaneously polished, the conductive film 18 is polished without causing dishing (dent) or erosion (loss) on the wiring, and the wiring 14 and the insulating film 11b are polished. Can be controlled.

【0058】次に、配線14および絶縁膜11b上に窒
化シリコン膜を堆積してブロッキング層19aを形成す
る(図14)。窒化シリコン膜の堆積には、たとえばプ
ラズマCVD法を用いることができ、その膜厚は約10
0nmとする。
Next, a silicon nitride film is deposited on the wiring 14 and the insulating film 11b to form a blocking layer 19a (FIG. 14). For example, a plasma CVD method can be used for depositing the silicon nitride film.
It is set to 0 nm.

【0059】次に、絶縁膜19bを堆積して絶縁膜19
を完成する(図15)。絶縁膜19bは、たとえばCV
D法によるシリコン酸化膜とすることができる。絶縁膜
19bの表面すなわち絶縁膜19の表面は、上記犠牲膜
16を用いた導電性膜18のCMPにより、主導電層1
4a表面のディッシング量が低減されているため、平坦
性が確保されている。
Next, an insulating film 19b is deposited to form an insulating film 19b.
Is completed (FIG. 15). The insulating film 19b is, for example, a CV
It can be a silicon oxide film by the D method. The surface of the insulating film 19b, that is, the surface of the insulating film 19 is formed on the main conductive layer 1 by CMP of the conductive film 18 using the sacrificial film 16.
Since the dishing amount on the surface 4a is reduced, flatness is ensured.

【0060】次に、絶縁膜19b上に前記犠牲膜16と
同様の方法で犠牲膜21を形成する(図16)。犠牲膜
21の厚さは犠牲膜16の厚さと同じである。
Next, a sacrificial film 21 is formed on the insulating film 19b in the same manner as the sacrificial film 16 (FIG. 16). The thickness of the sacrificial film 21 is the same as the thickness of the sacrificial film 16.

【0061】次に、溝部20を形成する(図17)。溝
部20には下層配線である配線14と接続するための接
続孔も含まれている。
Next, a groove 20 is formed (FIG. 17). The groove 20 also includes a connection hole for connecting to the wiring 14 as a lower wiring.

【0062】次に、配線14の場合と同様に、配線22
の一部となる窒化チタン膜22bを堆積し、さらに主導
電層22aとなる金属、たとえば銅の薄膜を堆積し、こ
れを熱処理して流動化し、溝部20に隙間なく良好に埋
め込まれた導電性膜23を形成する(図18)。窒化チ
タン膜22bおよび導電性膜23については、前記した
窒化チタン膜14bおよび導電性膜18と同様であるた
め説明を省略する。
Next, as in the case of the wiring 14, the wiring 22
Is deposited, and a thin film of a metal, for example, copper, serving as the main conductive layer 22a is deposited. The thin film is heat-treated and fluidized, and the conductive film is buried in the groove 20 without gaps. A film 23 is formed (FIG. 18). The titanium nitride film 22b and the conductive film 23 are the same as the titanium nitride film 14b and the conductive film 18 described above, and thus description thereof is omitted.

【0063】最後に、絶縁膜19上の導電性膜23、窒
化チタン膜22bおよび犠牲膜21を除去して配線22
を形成し、図1に示す半導体集積回路装置がほぼ完成す
る。この導電性膜23および窒化チタン膜22bの除去
には、前記した犠牲膜を用いたCMP法が使用される。
本実施の形態では、絶縁膜19の表面の平坦性が確保さ
れているため、配線22の形成のためにCMPを行って
も、絶縁膜19の表面には意図しない凹部が存在しない
ため、意図しない導電性膜23あるいは窒化チタン膜2
2bの残留物が生じることがない。このため、このよう
な残留物に起因する配線22のショート不良の発生が防
止され、半導体集積回路装置の歩留まりと信頼性の向上
を図ることができる。
Finally, the conductive film 23, the titanium nitride film 22b, and the sacrificial film 21 on the insulating film 19 are removed and the wiring 22
Is formed, and the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 1 is almost completed. The CMP method using the sacrificial film described above is used for removing the conductive film 23 and the titanium nitride film 22b.
In the present embodiment, since the flatness of the surface of the insulating film 19 is ensured, even if CMP is performed for forming the wiring 22, there is no unintentional concave portion on the surface of the insulating film 19. Conductive film 23 or titanium nitride film 2
No residue of 2b is produced. For this reason, occurrence of a short circuit failure of the wiring 22 due to such a residue can be prevented, and the yield and reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0064】また、絶縁膜19の表面の平坦性が確保さ
れているため、過剰なCMPのオーバー研磨を行わなく
とも配線18の形成を確実に行うことができ、過剰研磨
を防止することができる。このため、配線22の表面の
ディッシングを抑制してその上層に形成される配線のシ
ョート不良を防止し、半導体集積回路装置の歩留まりと
信頼性を向上させることができる。
Since the flatness of the surface of the insulating film 19 is ensured, the wiring 18 can be surely formed without excessive CMP overpolishing, and excessive polishing can be prevented. . For this reason, dishing on the surface of the wiring 22 can be suppressed to prevent short-circuit failure of the wiring formed thereon, and the yield and reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0065】(実施の形態2)本実施の形態2の半導体
集積回路装置の製造方法は、実施の形態1における半導
体集積回路装置の犠牲膜16を犠牲膜24に、犠牲膜2
1を犠牲膜25に置き換えたものであり、この場合の犠
牲膜24と犠牲膜25はスパッタ法にて堆積した窒化チ
タン導体膜である。その他の部材は実施の形態1と同様
である。したがってそれら同様の部材についての説明は
省略する。
(Second Embodiment) A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment is the same as that of the first embodiment.
1 is replaced with a sacrifice film 25. In this case, the sacrifice films 24 and 25 are titanium nitride conductor films deposited by a sputtering method. Other members are the same as in the first embodiment. Therefore, description of those similar members will be omitted.

【0066】次に、上記した半導体集積回路装置の製造
方法を図19〜図23に従って説明する。
Next, a method of manufacturing the above-described semiconductor integrated circuit device will be described with reference to FIGS.

【0067】本実施の形態2の半導体集積回路装置の製
造方法は、実施の形態1における図2〜図8の工程まで
は同様である。
The method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment up to the steps shown in FIGS.

【0068】その後、絶縁膜11bの上部にスパッタ法
にて窒化チタン膜を堆積し、犠牲膜24を形成する(図
19)。本実施の形態2で例示する犠牲膜24は窒化チ
タンであるが、タングステン、窒化タングステン、多結
晶シリコンでもよい。犠牲膜24がタングステン、窒化
タングステンの場合にはスパッタ法にて堆積され、多結
晶シリコンの場合にはCVD法にて堆積される。犠牲膜
24の膜厚は約300Åとする。
After that, a titanium nitride film is deposited on the insulating film 11b by sputtering to form a sacrificial film 24 (FIG. 19). The sacrificial film 24 exemplified in the second embodiment is titanium nitride, but may be tungsten, tungsten nitride, or polycrystalline silicon. When the sacrificial film 24 is made of tungsten or tungsten nitride, it is deposited by a sputtering method, and when it is made of polycrystalline silicon, it is deposited by a CVD method. The thickness of the sacrificial film 24 is about 300 °.

【0069】次に、実施の形態1における図10の工程
と同様の工程にて絶縁膜11bを加工し、溝部15を形
成する(図20)。
Next, the insulating film 11b is processed in the same step as that of FIG. 10 in the first embodiment to form the groove 15 (FIG. 20).

【0070】次に、実施の形態1における図11と同様
の工程にてバリア膜としてタンタル膜14cを堆積する
(図21)。本実施の形態2ではバリア膜としてタンタ
ル膜14cを例示しているが、窒化タンタルでもよく、
バリア膜がタンタル、窒化タンタルの場合には窒化チタ
ンを用いた場合より銅膜との密着性がよい。タンタル膜
14cの膜厚は約200Åとする。犠牲膜24とタンタ
ル膜14cを組合せてCMPを行なった場合、銅膜と比
べて研磨速度の小さいタンタル膜14cの研磨後に、銅
膜より研磨速度の大きい犠牲膜24が研磨されるので、
犠牲膜24を形成せずにCMPを行なった場合と比べ
て、ディッシング量が低減される。
Next, a tantalum film 14c is deposited as a barrier film in the same step as in FIG. 11 in the first embodiment (FIG. 21). Although the tantalum film 14c is exemplified as the barrier film in the second embodiment, tantalum nitride may be used.
When the barrier film is tantalum or tantalum nitride, the adhesion to the copper film is better than when titanium nitride is used. The thickness of the tantalum film 14c is about 200 °. When CMP is performed by combining the sacrificial film 24 and the tantalum film 14c, the sacrificial film 24 having a higher polishing rate than the copper film is polished after polishing the tantalum film 14c having a lower polishing rate than the copper film.
The dishing amount is reduced as compared with the case where CMP is performed without forming the sacrificial film 24.

【0071】次に、実施の形態1における図12と同様
の工程にて銅の薄膜を堆積し、これを熱処理して流動化
し、溝部15に隙間なく良好に埋め込まれた導電性膜1
8を形成する(図22)。
Next, a copper thin film is deposited in the same process as that of FIG. 12 in the first embodiment, and is heat-treated to be fluidized.
8 (FIG. 22).

【0072】その後の工程は、実施の形態1における図
13〜18と同様である。また、犠牲膜25の形成につ
いては本実施の形態2の図19の工程と同様であり、タ
ンタル膜22cの堆積については本実施の形態2の図2
1の工程と同様である(図23)。
The subsequent steps are the same as in FIGS. 13 to 18 in the first embodiment. Further, the formation of the sacrificial film 25 is the same as the process of FIG. 19 of the second embodiment, and the deposition of the tantalum film 22c is described in FIG.
This is the same as the first step (FIG. 23).

【0073】(実施の形態3)本実施の形態3の半導体
集積回路装置は、実施の形態1における半導体集積回路
装置の犠牲膜16を形成する工程と溝部15を形成する
工程との順序が逆になり、犠牲膜21を形成する工程と
溝部20を形成する工程との順序が逆になったものであ
る。部材は実施の形態1と同様であるので、それら同様
の部材についての説明は省略する。
(Third Embodiment) In the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment, the order of the step of forming the sacrificial film 16 and the step of forming the groove 15 of the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment is reversed. Thus, the order of the step of forming the sacrificial film 21 and the step of forming the groove 20 are reversed. The members are the same as in the first embodiment, and a description of those similar members will be omitted.

【0074】次に、上記した半導体集積回路装置の製造
方法を図24〜図28に従って説明する。
Next, a method of manufacturing the above-described semiconductor integrated circuit device will be described with reference to FIGS.

【0075】本実施の形態3の半導体集積回路装置の製
造方法は、実施の形態1における図図2〜図8の工程ま
では同様である。
The method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the third embodiment is the same as that of the first embodiment up to the steps shown in FIGS.

【0076】その後、実施の形態1における図10の工
程と同様の工程にて絶縁膜11bを加工し、溝部15を
形成する(図24)。
Thereafter, the insulating film 11b is processed in the same step as that of FIG. 10 in the first embodiment to form the groove 15 (FIG. 24).

【0077】次に、実施の形態1における図9の工程と
同様の工程で犠牲膜16を形成する(図25)。本実施
の形態3ではホウ素(B)を例示するが、リン(P)の
イオン注入、ホウ素とリンの両者のイオン注入であって
もよい。犠牲膜16はホウ素を半導体基板の主面に対し
て垂直にイオン注入することで形成するので、絶縁膜1
1bの上面および溝部15の底部(プラグ部は除く)に
は形成されるが、溝部15の側面には犠牲膜は形成され
ない。
Next, a sacrificial film 16 is formed by the same process as that of FIG. 9 in the first embodiment (FIG. 25). In the third embodiment, boron (B) is exemplified, but ion implantation of phosphorus (P) or both boron and phosphorus may be performed. Since the sacrifice film 16 is formed by ion implantation of boron perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate, the insulating film 1
The sacrificial film is not formed on the upper surface of the groove 1b and on the bottom of the groove 15 (excluding the plug), but on the side surface of the groove 15.

【0078】次に、実施の形態1における図11の工程
と同様の工程にて、半導体基板1の全面に配線14のバ
リア膜となる窒化チタン膜14bを堆積する(図2
6)。なお、本実施の形態3では窒化チタン膜を例示す
るが、タンタル等の金属膜あるいは窒化タンタル膜等で
あってもよく、バリア膜がタンタル、窒化タンタルの場
合には窒化チタンを用いた場合より銅膜との密着性がよ
い。
Next, a titanium nitride film 14b serving as a barrier film of the wiring 14 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 in the same step as that of FIG. 11 in the first embodiment (FIG. 2).
6). In the third embodiment, a titanium nitride film is exemplified. However, a metal film such as tantalum or a tantalum nitride film may be used. In the case where the barrier film is tantalum or tantalum nitride, a titanium nitride film is used. Good adhesion to copper film.

【0079】次に、実施の形態1における図11の工程
と同様の工程にて、主導電層14aとなる金属である銅
の薄膜を堆積し、溝部15に隙間なく良好に埋め込まれ
た導電性膜18を形成する(図27)。
Next, in a step similar to that of FIG. 11 in the first embodiment, a thin film of copper, which is a metal to be main conductive layer 14a, is deposited, and conductive film satisfactorily buried in groove 15 without gaps. The film 18 is formed (FIG. 27).

【0080】その後の工程は、実施の形態1における図
13〜18と同様である。また、溝部20の形成につい
ては本実施の形態3の図24の工程と同様であり、犠牲
膜21の堆積については本実施の形態3の図25の工程
と同様である(図28)。
The subsequent steps are the same as in FIGS. 13 to 18 in the first embodiment. Further, the formation of the groove 20 is the same as the step of FIG. 24 of the third embodiment, and the deposition of the sacrificial film 21 is the same as the step of FIG. 25 of the third embodiment (FIG. 28).

【0081】(実施の形態4)本実施の形態4の半導体
集積回路装置は、実施の形態3における半導体集積回路
装置の犠牲膜16を犠牲膜24に、犠牲膜21を犠牲膜
25に置き換えたものであり、この場合の犠牲膜24と
犠牲膜25はスパッタリング法にて堆積した窒化チタン
導体膜である。その他の部材は実施の形態1と同様であ
る。したがってそれら同様の部材についての説明は省略
する。
(Embodiment 4) In the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 4, the sacrificial film 16 of the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 3 is replaced by the sacrificial film 24, and the sacrificial film 21 is replaced by the sacrificial film 25. In this case, the sacrificial films 24 and 25 are titanium nitride conductor films deposited by a sputtering method. Other members are the same as in the first embodiment. Therefore, description of those similar members will be omitted.

【0082】次に、上記した半導体集積回路装置の製造
方法を図29〜図31に従って説明する。
Next, a method of manufacturing the above-described semiconductor integrated circuit device will be described with reference to FIGS.

【0083】本実施の形態4の半導体集積回路装置の製
造方法は、実施の形態1における図8の工程までは同様
である。
The method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment up to the step of FIG.

【0084】その後、実施の形態1における図10の工
程と同様の工程にて絶縁膜11bを加工し、溝部15を
形成する。溝部15は、後から形成される犠牲膜24の
堆積によって設計値より小さくなってしまうので、設計
値より大きめに形成する必要がある。次に、実施の形態
2における図19の工程と同様の工程にて犠牲膜24を
形成する(図29)。
Thereafter, the insulating film 11b is processed in the same step as that of FIG. 10 in the first embodiment to form the groove 15. Since the groove 15 becomes smaller than the designed value due to the deposition of the sacrificial film 24 formed later, it is necessary to form the groove 15 larger than the designed value. Next, a sacrificial film 24 is formed in the same step as that of FIG. 19 in the second embodiment (FIG. 29).

【0085】次に、実施の形態1における図11と同様
の工程にてバリア膜としてタンタル膜14cを堆積する
(図30)。本実施の形態4ではバリア膜としてタンタ
ル膜14cを例示しているが、窒化タンタルでもよく、
バリア膜がタンタル、窒化タンタルの場合には窒化チタ
ンを用いた場合より銅膜との密着性がよい。
Next, a tantalum film 14c is deposited as a barrier film in the same step as in FIG. 11 in the first embodiment (FIG. 30). Although the tantalum film 14c is exemplified as the barrier film in the fourth embodiment, tantalum nitride may be used.
When the barrier film is tantalum or tantalum nitride, the adhesion to the copper film is better than when titanium nitride is used.

【0086】その後の工程は、実施の形態1における図
12〜18と同様である。また、溝部20の形成につい
てと犠牲膜25の堆積については、本実施の形態4の図
29の工程と同様である(図31)。
The subsequent steps are the same as in FIGS. 12 to 18 in the first embodiment. The formation of the groove 20 and the deposition of the sacrificial film 25 are the same as those in the step of FIG. 29 of the fourth embodiment (FIG. 31).

【0087】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言うまでも
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-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0088】たとえば、実施の形態2において、バリア
膜がタンタルである場合を例示したが、窒化チタンであ
ってもよい。
For example, in the second embodiment, the case where the barrier film is made of tantalum is illustrated, but titanium nitride may be used.

【0089】[0089]

【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
下の通りである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.

【0090】(1)化学機械研磨法により絶縁膜に形成
された溝部内に埋め込んで形成された銅配線のディッシ
ング量が低減され、銅配線上の表面平坦性を向上させる
ことができる。
(1) The dishing amount of the copper wiring formed by burying it in the groove formed in the insulating film by the chemical mechanical polishing method is reduced, and the surface flatness on the copper wiring can be improved.

【0091】(2)化学機械研磨法により絶縁膜に形成
された溝部または接続孔内に埋め込んで形成された導電
性部材上の第2の導電性部材のショート不良を防止で
き、半導体集積回路装置の歩留まりおよび信頼性を向上
させることができる。
(2) A short circuit failure of the second conductive member on the conductive member embedded in the groove or the connection hole formed in the insulating film by the chemical mechanical polishing method can be prevented, and the semiconductor integrated circuit device can be prevented. Yield and reliability can be improved.

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

【図1】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の一例を示した断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方法
の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of Embodiment 1 in the order of steps.

【図3】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方法
の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 1 in the order of steps.

【図4】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方法
の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing one example of a method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 1 in the order of steps;

【図5】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方法
の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment in the order of steps;

【図6】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方法
の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment in the order of steps;

【図7】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方法
の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 1 in the order of steps;

【図8】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方法
の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment in the order of steps;

【図9】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方法
の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment in the order of steps;

【図10】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment in the order of steps;

【図11】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 11 is a sectional view illustrating an example of a method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 1 in the order of steps.

【図12】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 1 in the order of steps;

【図13】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment in the order of steps;

【図14】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment in the order of steps;

【図15】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment in the order of steps;

【図16】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment in the order of steps;

【図17】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing one example of the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment in the order of steps;

【図18】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 1 in the order of steps;

【図19】本発明の実施の形態2の半導体集積回路装置
の製造方法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 19 is a sectional view illustrating an example of a method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図20】実施の形態2の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the second embodiment in the order of steps;

【図21】実施の形態2の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing one example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of Embodiment 2 in the order of steps;

【図22】実施の形態2の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 2 in the order of steps;

【図23】実施の形態2の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 2 in the order of steps;

【図24】本発明の実施の形態3の半導体集積回路装置
の製造方法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 24 is a sectional view illustrating an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 3 of the present invention in the order of steps.

【図25】実施の形態3の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the third embodiment in the order of steps;

【図26】実施の形態3の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 3 in the order of steps;

【図27】実施の形態3の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 3 in the order of steps;

【図28】実施の形態3の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of Embodiment 3 in the order of steps;

【図29】本発明の実施の形態4の半導体集積回路装置
の製造方法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of Embodiment 4 of the present invention in the order of steps.

【図30】実施の形態4の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 30 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of Embodiment 4 in the order of steps.

【図31】実施の形態4の半導体集積回路装置の製造方
法の一例をその工程順に示した断面図である。
FIG. 31 is a cross-sectional view showing one example of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the fourth embodiment in the order of steps;

【図32】本発明者らが検討した問題点を説明する図面
であり、(a)は平面図、(b)は(a)におけるb−
b断面図、(c)は(a)におけるc−c断面図であ
る。
FIGS. 32A and 32B are diagrams for explaining a problem studied by the present inventors, wherein FIG. 32A is a plan view, and FIG.
b is a cross-sectional view, and (c) is a cc cross-sectional view in (a).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 SOI絶縁層 3 U溝素子分離領域 4 pウェル 6 ゲート絶縁膜 7 ゲート電極 8 不純物半導体領域 9 サイドウォールスペーサ 10 キャップ絶縁膜 11 絶縁膜 11a 絶縁膜 11b 絶縁膜 12 接続溝 13 金属プラグ 13a 窒化チタン膜 13b 金属プラグ 13c タングステン膜 14 配線 14a 主導電層 14b 窒化チタン膜 14c タンタル膜 15 溝部 16 犠牲膜 18 導電性膜 19 絶縁膜 19a ブロッキング膜 19b 絶縁膜 20 溝部 21 犠牲膜 22 配線 22a 主導電層 22b 窒化チタン膜 22c タンタル膜 23 導電性膜 24 犠牲膜 25 犠牲膜 101 絶縁膜 102 配線 103 絶縁膜 104 溝部 105 凹部 106 絶縁膜 107 プラグ 108 導電物質 109 絶縁膜 110 配線 Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 SOI insulating layer 3 U-groove element isolation region 4 p-well 6 gate insulating film 7 gate electrode 8 impurity semiconductor region 9 sidewall spacer 10 cap insulating film 11 insulating film 11a insulating film 11b insulating film 12 connection groove 13 metal plug 13a Titanium nitride film 13b Metal plug 13c Tungsten film 14 Wiring 14a Main conductive layer 14b Titanium nitride film 14c Tantalum film 15 Groove 16 Sacrificial film 18 Conductive film 19 Insulating film 19a Blocking film 19b Insulating film 20 Groove 21 Sacrificial film 22 Wiring 22a Main Conductive layer 22b Titanium nitride film 22c Tantalum film 23 Conductive film 24 Sacrificial film 25 Sacrificial film 101 Insulating film 102 Wiring 103 Insulating film 104 Groove 105 Depression 106 Insulating film 107 Plug 108 Conductive material 109 Insulating film 110 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 21/88 R 21/90 M (72)発明者 深田 晋一 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 4M104 AA09 BB01 BB04 BB18 BB25 BB26 BB27 BB28 BB30 DD08 DD16 DD37 DD43 DD66 DD79 EE08 EE12 EE14 EE15 EE17 FF13 FF17 HH12 HH20 5F033 GG03 HH04 HH11 HH19 HH21 HH26 HH27 HH28 HH29 HH31 HH32 HH33 HH34 JJ01 JJ11 JJ19 JJ21 JJ31 JJ32 JJ33 JJ34 KK01 KK11 KK19 KK21 KK31 KK32 KK33 KK34 LL04 MM01 MM02 MM05 MM07 MM12 MM13 NN06 NN40 PP06 PP07 PP15 PP26 QQ08 QQ09 QQ10 QQ13 QQ16 QQ31 QQ37 QQ48 QQ49 QQ58 QQ60 QQ65 QQ73 RR04 RR06 RR13 RR14 RR15 SS08 SS11 SS15 TT02 TT08 UU05 VV06 XX00 XX01 XX31 XX34 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/88 R 21/90 M (72) Inventor Shinichi Fukada 6-16, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo 3 F-term (Reference) in Hitachi, Ltd. Device Development Center HH33 HH34 JJ01 JJ11 JJ19 JJ21 JJ31 JJ32 JJ33 JJ34 KK01 KK11 KK19 KK21 KK31 KK32 KK33 KK34 LL04 MM01 MM02 MM05 MM07 MM12 MM13 NN06 NN40 PP06 PP07 PP15 PP26 QQ08 QQ09 QQ10 QQ13 QQ16 QQ31 QQ37 QQ48 QQ49 QQ58 QQ60 QQ65 QQ73 RR04 RR06 RR13 RR14 RR15 SS08 SS11 SS15 TT02 TT08 UU05 VV06 XX00 XX01 XX31 XX34

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)半導体基板の主面上に半導体素子
を形成し、前記半導体素子の上部に絶縁膜を形成する工
程、(b)前記絶縁膜上に前記絶縁膜よりも研磨速度の
大きい犠牲膜を形成する工程、(c)前記犠牲膜および
前記絶縁膜をエッチングして溝部を形成する工程、
(d)前記溝部の内部を含む前記犠牲膜の表面に、バリ
ア膜を形成する工程、(e)前記溝部の内部を含む前記
バリア膜の表面に、前記溝部を埋め込む導電性膜を形成
する工程、(f)前記溝部の外部の前記導電性膜、前記
バリア膜および前記犠牲膜を化学的および機械的に研磨
して、前記溝部内に前記バリア膜および前記導電性膜を
残すことにより、配線を形成する工程、を含むことを特
徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
(A) forming a semiconductor element on a main surface of a semiconductor substrate and forming an insulating film on the semiconductor element; (b) forming a semiconductor element on the insulating film at a polishing rate lower than that of the insulating film; Forming a large sacrificial film, (c) etching the sacrificial film and the insulating film to form a groove,
(D) forming a barrier film on the surface of the sacrificial film including the inside of the groove, and (e) forming a conductive film filling the groove on the surface of the barrier film including the inside of the groove. (F) chemically and mechanically polishing the conductive film, the barrier film, and the sacrificial film outside the groove to leave the barrier film and the conductive film in the groove, thereby forming a wiring. Forming a semiconductor integrated circuit device.
【請求項2】 (a)半導体基板の主面上に半導体素子
を形成し、前記半導体素子の上部に絶縁膜を形成する工
程、(b)前記絶縁膜をエッチングして溝部を形成する
工程、(c)前記溝部の内部を含む前記絶縁膜上に前記
絶縁膜よりも研磨速度の大きい犠牲膜を形成する工程、
(d)前記溝部の内部を含む前記犠牲膜の表面に、バリ
ア膜を形成する工程、(e)前記溝部の内部を含む前記
バリア膜の表面に、前記溝部を埋め込む導電性膜を形成
する工程、(f)前記溝部の外部の前記導電性膜、前記
バリア膜および前記犠牲膜を化学的および機械的に研磨
して、前記溝部内に前記犠牲膜、前記バリア膜および前
記導電性膜を残すことにより、配線を形成する工程、を
含む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 semiconductor element on a main surface of a semiconductor substrate and forming an insulating film on the semiconductor element; (b) forming a groove by etching the insulating film; (C) forming a sacrificial film having a higher polishing rate than the insulating film on the insulating film including the inside of the groove;
(D) forming a barrier film on the surface of the sacrificial film including the inside of the groove, and (e) forming a conductive film filling the groove on the surface of the barrier film including the inside of the groove. (F) chemically and mechanically polishing the conductive film, the barrier film, and the sacrificial film outside the groove to leave the sacrificial film, the barrier film, and the conductive film in the groove; Forming a wiring, thereby producing 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、前記絶縁膜は酸化シリコン膜
であり、前記犠牲膜は、成膜後にホウ素またはリン、あ
るいはその両者をイオン注入した酸化シリコン膜系絶縁
膜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。
3. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said insulating film is a silicon oxide film, and said sacrificial film is formed by ion-implanting boron or phosphorus or both. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the method is an implanted silicon oxide film-based insulating film.
【請求項4】 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、前記絶縁膜は酸化シリコン膜
であり、前記犠牲膜は、ホウ素またはリン、あるいはそ
の両者を含んだガスを用いたCVD法にて形成した酸化
シリコン系絶縁膜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。
4. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said insulating film is a silicon oxide film, and said sacrificial film is a gas containing boron or phosphorus, or both. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising a silicon oxide-based insulating film formed by a used CVD method.
【請求項5】 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、前記犠牲膜は、前記バリア膜
よりも研磨速度が大きい金属膜または窒化金属膜である
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 sacrificial film is a metal film or a metal nitride film having a higher polishing rate than the barrier film. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項6】 請求項5記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記窒化金属膜は、窒化チタン膜であ
ることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein said metal nitride film is a titanium nitride film.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記導電性膜は
銅を主成分として含むことを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said conductive film contains copper as a main component. Production method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6569751B1 (en) * 2000-07-17 2003-05-27 Lsi Logic Corporation Low via resistance system
US8367552B2 (en) 2002-09-04 2013-02-05 Nxp B.V. Method for fabrication of in-laid metal interconnects
US10008390B2 (en) 2014-07-25 2018-06-26 Toshiba Memory Corporation Manufacturing method of semiconductor device and semiconductor manufacturing apparatus

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