JP2001085430A - Wiring forming method for semiconductor device - Google Patents

Wiring forming method for semiconductor device

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JP2001085430A
JP2001085430A JP26091099A JP26091099A JP2001085430A JP 2001085430 A JP2001085430 A JP 2001085430A JP 26091099 A JP26091099 A JP 26091099A JP 26091099 A JP26091099 A JP 26091099A JP 2001085430 A JP2001085430 A JP 2001085430A
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Japan
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film
metal film
wiring
forming
polishing
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JP26091099A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuiku Shiba
克育 柴
Seita Fukuhara
成太 福原
Atsushi Shigeta
厚 重田
Masako Kinoshita
正子 木下
Hiroshi Kosukegawa
広志 小助川
Katsumi Yamamoto
克美 山本
Keiichi Watanabe
佳一 渡辺
Yoshikuni Tateyama
佳邦 竪山
Hirokazu Ezawa
弘和 江澤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the flattening characteristics of CMP(chemical-mechanical polishing) by forming a metal film so that a half value width of rocking curve of the preference orientation plane of a metal film is controlled to a specified value or smaller. SOLUTION: An insulating film 2 is formed on a semiconductor substrate 1, and a wiring channel 5 is formed on the surface of insulating film 2, with a thin linear material 3 being formed on the surface of insulating film 2 as well as the inner surface of wiring channel 5. On the laminated film like this, a metal film 4 is deposited, and the surface of metal film 4 is polished with a polishing cloth 10. The linear material 3 and the metal film 4 except for in the wiring channel 5 are removed so that an embedded wiring 6 is formed inside the wiring channel 5. The metal film 4 constituting the wiring 6 is so formed that a half value width of the rocking curve for the preference orientation plane of the metal film 4 is controlled to 7 or less.

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、半導体基板上に形
成された絶縁膜に配線パターン形状に溝を掘り、さら
に、溝内を含めてこの絶縁膜上に金属膜を形成し、金属
膜の余分な部分を削り取って溝内に配線を埋め込む配線
形成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for digging a groove in an insulating film formed on a semiconductor substrate in the form of a wiring pattern, and further forming a metal film on the insulating film including the inside of the groove. The present invention relates to a method for forming a wiring in which an excess portion is removed to bury a wiring in a groove.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の高密度化に伴い設計ルール
の縮小化が進んで縮小化に有利な埋め込み配線が多用さ
れるようになっている。埋め込み配線は、層間絶縁膜に
反応性イオンエッチング法などにより配線溝あるいは配
線溝と接続孔を形成し、ここに金属などの導電性材料を
埋め込むことにより形成する、いわゆるダマシン(Da
mascene)工程という方法である。
2. Description of the Related Art With the increase in the density of semiconductor devices, the design rules have been reduced, and buried interconnects that are advantageous for the reduction have been frequently used. The buried wiring is formed by forming a wiring groove or a wiring groove and a connection hole in an interlayer insulating film by a reactive ion etching method or the like, and burying a conductive material such as a metal therein, so-called damascene (Da).
masses) step.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように、絶縁膜に
埋め込み金属配線を形成する方法において金属膜を配線
溝やコンタクト孔などに埋め込む際、埋め込み性の向上
及びシリコン酸化膜(SiO2 膜)との密着性向上のた
めに、この金属膜とは異なる薄い金属膜(以下、ライナ
ー材という)を配線溝やコンタクト孔などに付けてから
金属膜を埋め込むようにしている。そして、配線溝やコ
ンタクト孔に埋め込まれた以外の金属膜をCMP(Chemi
cal Mechanical Polishing) により取り除くことにより
埋め込み配線を形成する。成膜された金属膜の配向性
は、ライナー材自身、ライナー材成膜後もしくは金属膜
成膜前の処理に強く影響される。そして、CMPの研磨
速度は、金属膜の配向性に強く影響を受ける。従って、
金属膜の成膜条件により、CMPの研磨速度は大きく異
なり、その結果、平坦化特性も大きくばらついていた。
本発明は、このような事情によりなされたものであり、
CMP方法により研磨される金属膜の配向性を制御する
ことにより、CMPの平坦化特性を向上させて均一な埋
め込み配線を形成する半導体装置の配線形成方法を提供
する。
As described above, when a metal film is buried in a wiring groove, a contact hole, or the like in a method of forming a buried metal wiring in an insulating film, the burying property is improved and a silicon oxide film (SiO 2 film) is formed. In order to improve the adhesion to the metal film, a thin metal film (hereinafter, referred to as a liner material) different from this metal film is attached to the wiring groove, the contact hole, and the like, and then the metal film is embedded. Then, the metal film other than the one embedded in the wiring groove or the contact hole is subjected to CMP (Chemi
The buried wiring is formed by removing it by cal mechanical polishing. The orientation of the formed metal film is strongly affected by the liner material itself, the treatment after the liner material is formed, or the treatment before the metal film is formed. The polishing rate of CMP is strongly affected by the orientation of the metal film. Therefore,
The polishing rate of the CMP greatly differs depending on the conditions for forming the metal film, and as a result, the planarization characteristics also vary greatly.
The present invention has been made under such circumstances,
Provided is a wiring forming method for a semiconductor device, in which the orientation of a metal film polished by a CMP method is controlled to improve planarization characteristics of the CMP and form a uniform buried wiring.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に形成された絶縁膜に配線パターン形状に配線溝もしく
は配線溝と接続孔を形成し、さらに、配線溝もしくは配
線溝とコンタクト孔内を含めてこの絶縁膜上に金属膜を
堆積させ、金属膜の余分な部分を研磨(ポリッシング)
除去して配線溝もしくは配線溝とコンタクト孔内に配線
を埋め込む配線形成方法において、金属膜の優先配向方
位面のロッキングカーブの半値幅を7以下に制御するよ
うに金属膜を形成することを特徴としている。以上のよ
うに、埋め込み配線の材料となる金属膜の配向方位を規
定することにより、CMP方法による研磨速度が速くな
り、半導体基板上の凸部と凹部の研磨速度差が大きくな
る結果平坦化特性が向上するとともに配線が埋め込まれ
る絶縁膜表面をきずの少ない平坦な面にすることができ
る。
According to the present invention, a wiring groove or a wiring groove and a connection hole are formed in a wiring pattern on an insulating film formed on a semiconductor substrate. A metal film is deposited on this insulating film including the above, and an extra portion of the metal film is polished (polished).
In a wiring forming method for removing and embedding a wiring in a wiring groove or a wiring groove and a contact hole, a metal film is formed so as to control a half value width of a rocking curve of a preferential orientation plane of the metal film to 7 or less. And As described above, by defining the orientation of the metal film as the material of the embedded wiring, the polishing rate by the CMP method is increased, and the difference in the polishing rate between the convex portion and the concave portion on the semiconductor substrate is increased. And the surface of the insulating film in which the wiring is buried can be made a flat surface with few flaws.

【0005】すなわち、本発明の半導体装置の配線形成
方法は、半導体基板上に絶縁膜形成する工程と、前記絶
縁膜をエッチング加工して配線溝あるいは配線溝及び接
続孔を形成する工程と、前記絶縁膜上に前記配線溝もし
くは配線溝及び接続孔の中に埋め込むように金属膜を堆
積させる工程と、前記金属膜を化学的機械的研磨法によ
りポリッシングして前記絶縁膜上の前記金属膜を除去
し、埋め込み金属配線を形成する工程とを具備し、前記
金属膜の金属原子の最密面のロッキングカーブの半値幅
を7以下にした金属膜を研磨することを第1の特徴とし
ている。また、本発明の半導体装置の配線形成方法は、
半導体基板上に絶縁膜形成する工程と、前記絶縁膜をエ
ッチング加工して配線溝あるいは配線溝及び接続孔を形
成する工程と、前記絶縁膜上に密着層を形成する工程
と、前記絶縁膜上の前記密着層上に前記配線溝もしくは
配線溝及び接続孔の中に埋め込むように第1の金属膜を
堆積させる工程と、前記第1の金属膜を化学的機械的研
磨法によりポリッシングして前記絶縁膜上の前記第1の
金属膜を除去し、前記配線溝もしくは配線溝及び接続孔
に前記金属膜を埋め込む工程とを具備し、前記第1の金
属膜の最密面ロッキングカーブの半値幅を7以下にした
金属膜を研磨することを第2の特徴としている。
That is, a method for forming a wiring of a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of forming an insulating film on a semiconductor substrate, forming a wiring groove or a wiring groove and a connection hole by etching the insulating film; Depositing a metal film on the insulating film so as to be embedded in the wiring groove or the wiring groove and the connection hole; and polishing the metal film on the insulating film by polishing the metal film by a chemical mechanical polishing method. Removing and forming a buried metal wiring, and polishing the metal film having a rocking curve half-width of 7 or less of the closest surface of metal atoms of the metal film to 7 or less. The method for forming a wiring of a semiconductor device according to the present invention includes
Forming an insulating film on a semiconductor substrate, forming a wiring groove or a wiring groove and a connection hole by etching the insulating film, forming an adhesive layer on the insulating film, Depositing a first metal film on the adhesion layer so as to be embedded in the wiring groove or the wiring groove and the connection hole; and polishing the first metal film by a chemical mechanical polishing method. Removing the first metal film on the insulating film and embedding the metal film in the wiring groove or the wiring groove and the connection hole, wherein the half-width of the closest surface rocking curve of the first metal film is provided. The second feature is that a metal film having a value of 7 or less is polished.

【0006】前記密着層を複数の第2の金属膜から形成
するようにしても良い。前記第2の金属膜を2層から構
成する場合において、第1層がチタン膜、この第1層上
の第2層がチタン窒化膜からなるようにしても良い。前
記第1層を成膜する場合の成膜温度を250℃以下に制
御するようにしても良い。このように制御することによ
り、金属膜の最密面を形成することができ、その結果、
研磨速度を上げることができ、平坦化特性が向上する。
前記密着層にはSi、Al、Cu、Ag、Au、Ni、
Ti、Coの内どれか一つの元素を含むことができる。
また、前記金属膜にはAl、W、Ti、TiN、Cu、
Nb、NbN、Ta、TaN、Ru、Ag、Au、WS
iなどが適用できる。
[0006] The adhesion layer may be formed from a plurality of second metal films. When the second metal film is composed of two layers, the first layer may be composed of a titanium film, and the second layer on the first layer may be composed of a titanium nitride film. The film forming temperature for forming the first layer may be controlled to 250 ° C. or less. By controlling in this manner, the closest surface of the metal film can be formed, and as a result,
The polishing rate can be increased, and the planarization characteristics are improved.
Si, Al, Cu, Ag, Au, Ni,
Any one of Ti and Co can be included.
The metal film may include Al, W, Ti, TiN, Cu,
Nb, NbN, Ta, TaN, Ru, Ag, Au, WS
i can be applied.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明の実施
の形態を説明する。まず、図1乃至図8を参照して第1
の実施例を説明する。図1は、CMPによる金属膜のポ
リッシン方法を説明する金属膜の断面図、図2は、アル
ミニウムの結晶構造を説明する斜視図、図3は、金属膜
(Al−0.5%Cu膜)の研磨速度の配向性依存性を
示す特性図、図4は、X線を結晶面に対して2θ傾けた
時の反射光のピーク強度(P)の配向面依存性を示す特
性図、図5は、CMP方法を説明する工程断面図であ
る。図5を参照して配線を形成する方法を説明する。例
えば、シリコンなどの半導体基板1上にはシリコン酸化
膜などの絶縁膜2が形成されている。この絶縁膜2の表
面に配線溝5が形成されている。絶縁膜2の表面及び配
線溝5の内表面には薄いライナー材3が形成されてい
る。ライナー材3は、金属膜の埋め込み性の向上、絶縁
膜であるシリコン酸化膜との密着性を向上させるために
介在され、この実施例ではTi膜とその上に形成された
TiN膜の積層膜から構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, referring to FIG. 1 to FIG.
An example will be described. 1 is a cross-sectional view of a metal film for explaining a metal film polishing method by CMP, FIG. 2 is a perspective view for explaining a crystal structure of aluminum, and FIG. 3 is a metal film (Al-0.5% Cu film). FIG. 4 is a characteristic diagram showing the orientation dependency of the polishing rate on the crystal orientation, and FIG. 4 is a characteristic diagram showing the orientation plane dependence of the peak intensity (P) of the reflected light when the X-ray is inclined by 2θ with respect to the crystal plane. FIG. 4 is a process cross-sectional view illustrating a CMP method. A method for forming a wiring will be described with reference to FIG. For example, an insulating film 2 such as a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 1 such as silicon. A wiring groove 5 is formed on the surface of the insulating film 2. A thin liner material 3 is formed on the surface of the insulating film 2 and the inner surface of the wiring groove 5. The liner material 3 is interposed in order to improve the embedding property of the metal film and to improve the adhesion with the silicon oxide film as the insulating film. In this embodiment, a laminated film of a Ti film and a TiN film formed thereon is provided. It is composed of

【0008】この積層膜上に、例えば、Cu(0.5w
t%)を含むアルミニウム合金などから構成された金属
膜4が堆積される。この金属膜4の表面にCMP処理を
施す(図5(a))。すなわち、研磨布10を用いて金
属膜4を研磨し、配線溝5以外のライナー材3及び金属
膜4を除去して配線溝5内部に埋め込み配線6を形成す
る(図5(b))。この方法において、配線6を構成す
る金属膜は、この金属膜の優先配向方位を有する面のロ
ッキングカーブの半値幅を7以下に制御するように形成
される。次に、金属膜の成膜条件を変えて、金属膜の持
つ配向方位のCMP処理に対する影響を説明する。金属
膜には上述したAl−0.5wt%Cu膜を用いる。そ
してこの膜を半導体基板に形成され、且つ配線溝を形成
しない絶縁膜(SiO2 )上にライナー材を介して形成
する。Al−0.5%Cu膜の結晶格子は面心立方格子
であり図2に示すように(111)面が最密面となる。
X線を所定の角度(2θ)だけ傾けたAl−0.5%C
u膜に照射して得られる(111)面のピーク強度
(P)の半値幅(P/2)(ロッキングカーブの半値
幅)の大きさ(deg)は、Al−0.5%Cu膜の(11
1)面の配向度に比例している。
[0008] For example, Cu (0.5 w
(%) of a metal film 4 made of an aluminum alloy or the like. The surface of the metal film 4 is subjected to a CMP process (FIG. 5A). That is, the metal film 4 is polished using the polishing cloth 10, and the liner material 3 and the metal film 4 other than the wiring groove 5 are removed to form the buried wiring 6 inside the wiring groove 5 (FIG. 5B). In this method, the metal film forming the wiring 6 is formed so as to control the half width of the rocking curve of the plane having the preferred orientation direction of the metal film to 7 or less. Next, the influence of the orientation of the metal film on the CMP process will be described by changing the conditions for forming the metal film. The Al-0.5 wt% Cu film described above is used as the metal film. Then, this film is formed on an insulating film (SiO 2 ) which is formed on a semiconductor substrate and does not form a wiring groove, via a liner material. The crystal lattice of the Al-0.5% Cu film is a face-centered cubic lattice, and the (111) plane is the closest plane as shown in FIG.
Al-0.5% C in which X-rays are inclined by a predetermined angle (2θ)
The magnitude (deg) of the half-width (P / 2) (half-width of the rocking curve) of the peak intensity (P) of the (111) plane obtained by irradiating the u film is the same as that of the Al-0.5% Cu film. (11
1) It is proportional to the degree of plane orientation.

【0009】この配向度が大きいほど半値幅が小さいこ
とになる(図4参照)。この金属膜を種々成膜条件を変
えて形成し、異なる配向性のAl−0.5%Cuのべた
膜を用意する。各サンプルは、それぞれ異なる半値幅を
有している。サンプル1(S1)の(111)面ピーク
の半値幅は、1.66、サンプル2(S2)の(11
1)面ピークの半値幅は、6.67、サンプル3(S
3)の(111)面ピークの半値幅は、20.14、サ
ンプル4(S4)の(111)面ピークの半値幅は、3
7.58である。また、このサンプルを相対ピーク強度
比(第1の優先配向方位(111)とそれ以外の第2の
方位(311)との相対強度比)で配向性を示すと、サ
ンプル1(S1)は、相対強度比((111)/(31
1))(=無限大)を有し、サンプル2(S2)は、相
対強度比((111)/(311))(=無限大)を有
し、サンプル3(S3)は、相対強度比((111)/
(311))(=96.3)を有し、サンプル4(S
4)は、相対強度比((111)/(311))(=
4.3)を有している。
The half width becomes smaller as the degree of orientation increases (see FIG. 4). This metal film is formed under various film forming conditions, and solid films of Al-0.5% Cu having different orientations are prepared. Each sample has a different half width. The half width of the peak of the (111) plane of sample 1 (S1) is 1.66, and the peak width of (11) of sample 2 (S2) is (11).
1) The half value width of the surface peak is 6.67, sample 3 (S
The half width of the (111) plane peak of 3) is 20.14, and the half width of the (111) plane peak of sample 4 (S4) is 3
7.58. Further, when the orientation of this sample is shown by the relative peak intensity ratio (the relative intensity ratio between the first preferred orientation orientation (111) and the other second orientation (311)), sample 1 (S1) shows that Relative intensity ratio ((111) / (31
1)) (= infinity), sample 2 (S2) has a relative intensity ratio ((111) / (311)) (= infinity), and sample 3 (S3) has a relative intensity ratio ((111) /
(311)) (= 96.3) and sample 4 (S
4) is the relative intensity ratio ((111) / (311)) (=
4.3).

【0010】CMP条件としては、アルミナ(Al2
3 )粒子を0.5wt%純水に分散させた研磨剤を用い
る。研磨布としては、厚さ2mmの発砲ウレタンを用い
る。このように準備したAl−0.5%Cuべた膜を6
0秒研磨し、1分当たりの研磨量(研磨速度)を測定し
た。測定されたサンプルの研磨速度は、サンプル1(S
1)が516.8nm/min、サンプル2(S2)が
502.5nm/min、サンプル3(S3)が42
2.4nm/min、そしてサンプル4(S4)が32
6.0nm/minである。また、金属膜の研磨速度の
配向性依存性を示す図3において、縦軸は、研磨速度
(nm/min)を表わし、横軸は、(111)面ピー
クの半値幅(P/2)、すなわち、ロッキングカーブの
半値幅(deg)を表わしている。以上のことから、研磨速
度は、金属膜の配向性に強く影響を受け、Al−0.5
%Cu膜の場合、最密面である(111)面に配向する
ほど研磨速度は、大きくなる傾向を示している。とく
に、半値幅が7以下になると、研磨速度が500nm/
minを越えることができ、平坦化の優れたCMP方法
を実施することができる。
As the CMP conditions, alumina (Al 2 O 3)
3 ) Use an abrasive in which particles are dispersed in 0.5 wt% pure water. Urethane foam with a thickness of 2 mm is used as the polishing cloth. The Al-0.5% Cu solid film prepared in this way is
Polishing was performed for 0 seconds, and the amount of polishing per minute (polishing rate) was measured. The measured polishing rate of the sample was the sample 1 (S
1) is 516.8 nm / min, sample 2 (S2) is 502.5 nm / min, and sample 3 (S3) is 42
2.4 nm / min, and 32 for sample 4 (S4)
6.0 nm / min. In FIG. 3 showing the orientation dependency of the polishing rate of the metal film, the vertical axis represents the polishing rate (nm / min), the horizontal axis represents the half-value width (P / 2) of the (111) plane peak, That is, it represents the half width (deg) of the rocking curve. From the above, the polishing rate is strongly affected by the orientation of the metal film, and
In the case of a% Cu film, the polishing rate tends to increase as the orientation becomes closer to the (111) plane which is the closest plane. In particular, when the half width becomes 7 or less, the polishing rate becomes 500 nm /
min, and a CMP method excellent in flattening can be performed.

【0011】(111)面に配向するほど研磨速度が大
きいのは、次の理由によるものである。まず、図1に示
すように、Al−0.5%Cu膜のCMPのメカニズ
は、はじめにAl−0.5%Cu膜表面が酸化され
る。 次に形成された酸化物(Al2 3 )を研磨粒
子が剥ぎ取っていく。このような動作を繰り返してCM
Pが進行する。一方、Al−0.5%Cuの結晶格子
は、前述のように面心立方格子であり、その(111)
面は最密面となる。したがって、CMP処理の第一段階
である表面の酸化において、最密面である(111)面
が表面に露出していると酸化効率が高くなり研磨速度は
速くなる。また、(111)面は、面心立方格子におい
てはすべり面となる。したがって、せん断応力に対して
弱い面となる。CMPでは強くせん断応力が掛かるの
で、研磨される面が(111)面に配向するほど研磨速
度は速くなる。以上のように、埋め込み配線の材料とな
る金属膜の配向方位を規定することにより、CMP方法
による研磨速度が上がり、平坦化特性が向上するととも
に配線が埋め込まれる絶縁膜の表面をきずの少ない平坦
な面にすることができる。
The reason why the polishing rate is higher as the crystal is oriented to the (111) plane is as follows. First, as shown in FIG. 1, in the CMP mechanism of the Al-0.5% Cu film, first, the surface of the Al-0.5% Cu film is oxidized. Next, the formed oxide (Al 2 O 3 ) is peeled off by the abrasive particles. By repeating such operation, CM
P proceeds. On the other hand, the crystal lattice of Al-0.5% Cu is a face-centered cubic lattice as described above, and its (111)
The surface is the closest surface. Therefore, in the oxidation of the surface, which is the first stage of the CMP treatment, if the (111) plane, which is the closest surface, is exposed on the surface, the oxidation efficiency is increased and the polishing rate is increased. The (111) plane is a slip plane in a face-centered cubic lattice. Therefore, the surface becomes weak against shear stress. Since a strong shear stress is applied in CMP, the polishing speed increases as the surface to be polished is oriented to the (111) plane. As described above, by defining the orientation of the metal film as the material of the buried wiring, the polishing rate by the CMP method is increased, the planarization characteristics are improved, and the surface of the insulating film in which the wiring is buried is flattened with less flaws. Surface.

【0012】次に、図6乃至図8を参照して平坦化処理
を説明する。図6は、金属膜が堆積されたシリコンなど
の半導体基板の断面図、図7は、金属膜上の段差と凸部
研磨量の関係を示す特性図、図8は、研磨速度と押付け
荷重との関係を示す特性図である。シリコン半導体基板
1上には膜厚400nm程度のSiO2 膜からなる絶縁
膜25が形成されている。この絶縁膜25にリソグラフ
ィーにより配線幅0.2μm、深さ400nmの配線溝
26を形成する。この上にライナー材(図示せず)を介
してAl−0.5%Cu膜27を堆積させる。配向性が
異なる条件で2種類の配向性を示すAl−0.5%Cu
膜を800nm程度ライナー材上に堆積させる。これら
配向性が異なる2種類の金属膜は、それぞれサンプル
A、Bとする(図7参照)。このときAl−0.5%C
u膜を成膜した後の段差dは、いずれのサンプルも40
0nmであった。そして前記CMP条件で研磨速度と4
00nmの段差が緩和されるまでに必要な凸部研磨量の
関係を測定する(図7)。サンプルAの研磨速度は、4
50nm/min、サンプルBの研磨速度は、150n
m/minである。この条件で図7に示す段差(d)と
凸部研磨量との関係を見ると、研磨速度が大きいほど平
坦化されるまでに必要な研磨量は小さくなることが分か
った。
Next, the flattening process will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate made of silicon or the like on which a metal film is deposited, FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between a step on the metal film and the amount of polishing of the convex portion, and FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship of FIG. An insulating film 25 made of a SiO 2 film having a thickness of about 400 nm is formed on the silicon semiconductor substrate 1. A wiring groove 26 having a wiring width of 0.2 μm and a depth of 400 nm is formed in the insulating film 25 by lithography. An Al-0.5% Cu film 27 is deposited thereon via a liner material (not shown). Al-0.5% Cu showing two types of orientation under different orientation conditions
A film is deposited on the liner material to a thickness of about 800 nm. These two types of metal films having different orientations are referred to as samples A and B, respectively (see FIG. 7). At this time, Al-0.5% C
The step d after the formation of the u film was 40
It was 0 nm. Then, the polishing rate and 4
The relationship between the protrusion polishing amounts required until the 00 nm step is alleviated is measured (FIG. 7). The polishing rate of sample A was 4
50 nm / min, polishing rate of sample B was 150 n
m / min. Looking at the relationship between the step (d) and the polishing amount of the projections shown in FIG. 7 under these conditions, it was found that the higher the polishing rate, the smaller the polishing amount required until the surface was flattened.

【0013】この理由を説明すると、図8に示すよう
に、研磨速度が速いということは、研磨速度の荷重依存
性が大きいということである。CMPの平坦化のメカニ
ズムは、凸部と凹部の研磨速度の差により平坦化が進
む。従って、研磨速度の荷重依存性が大きければ大きい
ほど凸部と凹部の研磨速度の差は大きくなり、両者の差
がなくなる平坦化現象は速く進む。
To explain the reason, as shown in FIG. 8, a high polishing rate means that the polishing rate has a large load dependency. As for the planarization mechanism of CMP, the planarization proceeds due to the difference in polishing rate between the convex portions and the concave portions. Therefore, the greater the load dependency of the polishing rate, the greater the difference in the polishing rate between the convex and concave portions, and the flattening phenomenon in which the difference between the two is eliminated proceeds more rapidly.

【0014】次に、図9乃至図12、図14を参照して
第2の実施例を説明する。図9は、CMP装置の概略断
面図、図10は、タングステン膜の研磨速度のロッキン
グカーブの半値幅依存性を示す特性図、図11は、タン
グステン膜のCMPポリッシングを説明する断面図、図
12は、タングステンの結晶構造を示す斜視図、図14
は、半導体基板上に形成したタングステン膜の断面図で
ある。この実施例では、第1の実施例のアルミニウム系
金属膜とは異なり、サンプル1及びサンプル2からなる
タングステン系金属膜を用いている。図14を参照して
タングステン膜のサンプル1及びサンプル2の形成方法
を説明する。この実施例では、ライナー材としての密着
層としてTi/TiN膜を用いた場合のBlanket
タングステンCVD法によるタングステン膜を形成する
場合において、バリメタルTi成膜時の適当な温度での
加熱がWの良好な配向を生じることを示す。シリコンな
どの半導体基板41上にはシリコン酸化膜などの絶縁膜
42が形成されている。この絶縁膜42の表面に配線溝
45が形成されている絶縁膜42の表面及び配線溝45
の内表面にはタングステン密着層となる薄いTi/Ti
N膜43が形成されている。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 12 and FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a CMP apparatus, FIG. 10 is a characteristic diagram showing the dependence of the polishing rate of a tungsten film on the half width of a rocking curve, FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating CMP polishing of a tungsten film, and FIG. Is a perspective view showing the crystal structure of tungsten, FIG.
FIG. 3 is a sectional view of a tungsten film formed on a semiconductor substrate. In this embodiment, unlike the aluminum-based metal film of the first embodiment, a tungsten-based metal film composed of Sample 1 and Sample 2 is used. A method for forming the tungsten film samples 1 and 2 will be described with reference to FIG. In this embodiment, a blanket when a Ti / TiN film is used as an adhesion layer as a liner material
This shows that, when a tungsten film is formed by a tungsten CVD method, heating at an appropriate temperature during the formation of the varimetallic Ti results in favorable W orientation. An insulating film 42 such as a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 41 such as silicon. The wiring groove 45 is formed on the surface of the insulating film 42.
On the inner surface of the substrate is a thin Ti / Ti
An N film 43 is formed.

【0015】Ti/TiN膜43は、金属膜の埋め込み
性の向上、絶縁膜であるシリコン酸化膜との密着性を向
上させるために介在されている。この積層膜上にタング
ステン膜44(サンプル1又はサンプル2)が堆積され
る。このタングステン膜44の表面にCMP処理を施
す。サンプル1は、第1の優先配向方位(110)とそ
れ以外の第2の方位(100)との相対強度比((11
0)/(100))(=300)を有し、サンプル2
は、相対強度比((110)/(100))(=10)
を有している。
The Ti / TiN film 43 is interposed for improving the burying property of the metal film and for improving the adhesion to the silicon oxide film as the insulating film. A tungsten film 44 (Sample 1 or Sample 2) is deposited on this laminated film. The surface of the tungsten film 44 is subjected to a CMP process. Sample 1 has a relative intensity ratio ((11) between the first preferred orientation (110) and the other second orientation (100).
0) / (100)) (= 300), sample 2
Is the relative intensity ratio ((110) / (100)) (= 10)
have.

【0016】図9は、CMP装置の概略断面図である。
回転軸8に支持された研磨盤9は、表面にポリウレタン
等から構成された研磨布10を支持し固定している。こ
の研磨布10の主面にシリコンウェーハ(半導体基板)
1が対向している。ウェーハ1は、回転軸12により支
持された支持具11により主面が露出した状態で固定さ
れている。CMPポリッシングは、回転する研磨布10
に回転するウェーハ1が接触して始まる。ポリッシング
は、研磨剤13が作用点に注入されながら行われる。こ
のCMP法によるポリッシングには、硝酸鉄を含み、
0.5wt%のアルミナ(Al2 3 )粒子を純水に分
散させた研磨剤13を用いる。研磨布10は、厚2mm
の研磨布を用いる。準備したタングステン(W)のべた
膜に対しCMPポリッシングを行い、過重の変化を捉え
ることにより、エンドポイントを測定し1分あたりの研
磨量(研磨速度)を測定する。研磨速度は金属膜の配向
性に強く影響を受ける。即ち、サンプル1は、260n
m/minの研磨速度を有し、サンプル2は、160n
m/minの研磨速度を有している。そして、(11
0)面に配向するほどタングステンに対する研磨速度
は、大きくなる傾向を示している。
FIG. 9 is a schematic sectional view of a CMP apparatus.
The polishing plate 9 supported by the rotating shaft 8 supports and fixes a polishing cloth 10 made of polyurethane or the like on the surface. A silicon wafer (semiconductor substrate) is provided on the main surface of the polishing cloth 10.
1 are facing each other. The wafer 1 is fixed with a main surface exposed by a support 11 supported by a rotating shaft 12. CMP polishing is performed using a rotating polishing cloth 10.
, The wafer 1 rotating starts to contact. Polishing is performed while the abrasive 13 is injected into the action point. Polishing by this CMP method includes iron nitrate,
An abrasive 13 in which 0.5 wt% alumina (Al 2 O 3 ) particles are dispersed in pure water is used. The polishing cloth 10 is 2 mm thick.
Use a polishing cloth. The prepared tungsten (W) solid film is subjected to CMP polishing, and a change in the weight is captured, thereby measuring an end point and measuring a polishing amount per minute (polishing rate). The polishing rate is strongly affected by the orientation of the metal film. That is, sample 1 is 260n
Sample 2 had a polishing rate of 160 m / min.
It has a polishing rate of m / min. And (11
The polishing rate for tungsten tends to increase as the crystal is oriented in the 0) plane.

【0017】また、タングステン膜の配向面(110)
に対するロッキングカーブの半値幅の大きさ(deg)は、
サンプル1が1.54、サンプル2が9.5である。配
向面(110)のタングステン膜の研磨速度(nm/m
in)とロッキングカーブの半値幅(deg)との関係
は、図10に示される。図10に示すようにタングステ
ン膜の研磨速度は、ロッキングカーブの半値幅(de
g)が小さいほど大きく、半値幅が約7以下であれば研
磨速度は、200nm/minを維持することができ
る。タングステン膜は、配向面を(110)面に配向す
るほど研磨速度が大きいのはつぎの理由による。図11
に示すように、タングステンの研磨メカニズムは、
はじめにタングステン膜の表面が酸化される。 次に
形成された酸化物(W2 3 )を研磨粒子が剥ぎ取って
いく。これを繰り返してCMPポリッシングが進行す
る。
Further, the orientation plane of the tungsten film (110)
The magnitude (deg) of the half width of the rocking curve with respect to
Sample 1 is 1.54 and sample 2 is 9.5. Polishing rate (nm / m) of tungsten film on orientation surface (110)
FIG. 10 shows the relationship between the “in” and the half width (deg) of the rocking curve. As shown in FIG. 10, the polishing rate of the tungsten film is equal to the half width (de) of the rocking curve.
The polishing rate can be maintained at 200 nm / min if g) is smaller and the half width is about 7 or less. The polishing rate of the tungsten film increases as the orientation plane is oriented to the (110) plane for the following reason. FIG.
As shown in the figure, the polishing mechanism of tungsten is
First, the surface of the tungsten film is oxidized. Next, the formed oxide (W 2 O 3 ) is peeled off by the abrasive particles. By repeating this, CMP polishing proceeds.

【0018】一方、タングステンの結晶格子は、図12
に示す通り、体心立方格子であり、配向面の(110)
面が最密面となる。従って、CMPの第1段階である、
表面の酸化において、最密面である(110)面が表面
に露出していると、酸化効率が高くなり研磨速度が高く
なる。また、(110)面は、体心立方格子において、
すべり面となる。従って、せん断応力に対して弱い面と
なる。CMPは、強くせん断応力がかかるので(11
0)面に配向するほど研磨速度は高くなる。
On the other hand, the crystal lattice of tungsten is shown in FIG.
As shown in the figure, it is a body-centered cubic lattice, and the (110)
The surface is the closest surface. Therefore, the first stage of CMP,
In the oxidation of the surface, if the (110) plane, which is the closest surface, is exposed on the surface, the oxidation efficiency increases and the polishing rate increases. The (110) plane is a body-centered cubic lattice,
It becomes a slip surface. Therefore, the surface is weak against shear stress. In CMP, a strong shear stress is applied (11
The polishing rate increases as the orientation increases in the 0) plane.

【0019】次に、図14及び図15を参照して第3の
実施例を説明する。図14に示す半導体基板上に形成し
たタングステン膜は、第2の実施例で説明したので省略
する。ここで形成されたタングステン膜44の表面にC
MP処理を施す。Ti膜及びTiN膜を連続で成膜さ
せ、アニールをかけることによりタングステン密着層と
なるバリアメタルが形成される。このTi膜は、その優
先配向方位として(011)面を有する。また、Ti成
膜時における加熱を行うことにより、Ti成膜時にエネ
ルギーが与えられ、Ti(011)により優先的に配向
させることが可能となる。しかし、温度が高すぎると、
優先配向を崩すことがわかる。さらにTi(011)と
TiN(111)は格子定数が殆ど同じであるため、T
iN(111)配向を優先配向させることができる。T
i配向とタングステン配向は密接に関係し、Ti成膜時
に加熱を行うことによりタングステン配向を(110)
方向に崩すことが可能となる。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. The tungsten film formed on the semiconductor substrate shown in FIG. 14 has been described in the second embodiment and will not be described. The surface of the tungsten film 44 formed here has C
Perform MP processing. By continuously forming a Ti film and a TiN film and performing annealing, a barrier metal serving as a tungsten adhesion layer is formed. This Ti film has a (011) plane as its preferred orientation direction. In addition, by performing heating during the Ti film formation, energy is applied during the Ti film formation, and it is possible to preferentially orient Ti (011). However, if the temperature is too high,
It can be seen that the preferred orientation is destroyed. Further, since Ti (011) and TiN (111) have almost the same lattice constant,
The iN (111) orientation can be preferentially oriented. T
The i orientation and the tungsten orientation are closely related, and the tungsten orientation can be changed to (110) by heating during Ti film formation.
It becomes possible to break in the direction.

【0020】図15は、Ti成膜温度とタングステン配
向との関係を示している。Ti成膜温度を、例えば、2
50℃以下とすることによりタングステン配向を上げる
ことが可能であることがわかる。このように、Ti成膜
温度を250℃以下にすることにより、相対強度比(タ
ングステンの(110)面と(100)面との比)を5
0以上にすることができる。この様にすると、最密面で
ある(110)が多くなるので、研磨速度を大きくする
ことができる。研磨速度を大きくすると金属膜の凸部に
対する研磨速度がが大きくなるので平坦化特性が向上す
る。
FIG. 15 shows the relationship between the Ti film formation temperature and tungsten orientation. When the Ti film formation temperature is set to, for example, 2
It is understood that the tungsten orientation can be increased by setting the temperature to 50 ° C. or lower. As described above, by setting the Ti film forming temperature to 250 ° C. or lower, the relative intensity ratio (ratio between the (110) plane and the (100) plane of tungsten) is reduced to 5%.
It can be 0 or more. By doing so, the number of (110), which is the closest surface, increases, so that the polishing rate can be increased. When the polishing rate is increased, the polishing rate for the convex portions of the metal film is increased, so that the flattening characteristics are improved.

【0021】次に、図13を参照して第4の実施例を説
明する。図13は、CMP時間とシリコン酸化膜上のス
クラッチの数との関係を説明する特性図である。第2の
実施例と同じ様に、シリコン半導体基板上にシリコン酸
化膜(SiO2 )を成膜させ、その上に金属膜の成膜条
件を変えて、2種類の異なる配向性のタングステン膜
(べた膜)であるサンプル1、サンプル2を用意する。
CMPにはアルミナ(Al2 3 )粒子を0.5wt%
純水に分散させた研磨剤を用いる。研磨布は、厚さ2m
mの発泡ウレタンの研磨布を用いる。この準備したタン
グステン膜をシリコン酸化膜からウエハー面内全て無く
なるまでCMPポリッシングする。サンプル1の研磨速
度は、260nm/min、サンプル2の研磨速度は1
60nm/minであった。サンプル1は、ウエハー面
内一部のタングステンがなくなりはじめてから全てのタ
ングステンがなくなるまでに20sec必要とした。サ
ンプル2は、60sec必要とした。CMP後のシリコ
ン酸化膜上のスクラッチの数を光学欠陥検出装置で測定
する。サンプル1のスクラッチは11コ、サンプル2は
260コであった。このことは研磨速度が大きいほどシ
リコン酸化膜上に与えるスクラッチの数が少ないことを
示している。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a characteristic diagram illustrating the relationship between the CMP time and the number of scratches on the silicon oxide film. As in the second embodiment, a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed on a silicon semiconductor substrate, and a metal film is formed on the silicon oxide film by changing the film forming conditions. Samples 1 and 2 which are solid films are prepared.
Alumina in CMP (Al 2 0 3) particles 0.5 wt%
Use an abrasive dispersed in pure water. Polishing cloth is 2m thick
Use a urethane foam polishing cloth of m. The prepared tungsten film is subjected to CMP polishing until it is completely removed from the silicon oxide film in the wafer surface. The polishing rate of Sample 1 was 260 nm / min, and the polishing rate of Sample 2 was 1
It was 60 nm / min. Sample 1 required 20 seconds from the beginning of the disappearance of part of the tungsten in the wafer surface to the disappearance of all the tungsten. Sample 2 required 60 seconds. The number of scratches on the silicon oxide film after the CMP is measured by an optical defect detector. Sample 1 had 11 scratches and Sample 2 had 260 scratches. This indicates that the higher the polishing rate, the smaller the number of scratches applied to the silicon oxide film.

【0022】これは以下の理由によるものである。シリ
コン半導体基板上にシリコン酸化膜(SiO2 )を成膜
したサンプルを用意し、上記のCMP条件で、20se
c、40sec、60secそれぞれCMPポリッシン
グを行い、CMP後のスクラッチ数を測定する。図13
に示すように、CMP時間の増加にともなってスクラッ
チ数が指数関数的に増加することが分かった。従って、
ウエハー面内一部のタングステンがなくなりはじめてか
ら全てのタングステンが無くなるまでの時間が短ければ
短いほどシリコン酸化膜上に与えるスクラッチの数は減
少する。本発明は、層間絶縁膜表面をCMPした場合に
も同じ様な効果を得ることが可能になる。以上の通り、
金属膜の配向性を向上させることにより、CMPの平坦
化特性を向上させることが可能である。
This is for the following reason. A sample in which a silicon oxide film (SiO 2 ) was formed on a silicon semiconductor substrate was prepared and subjected to the above-mentioned CMP conditions for 20 seconds.
CMP polishing is performed for c, 40 sec, and 60 sec, respectively, and the number of scratches after the CMP is measured. FIG.
As shown in the figure, it was found that the number of scratches increased exponentially with an increase in the CMP time. Therefore,
The shorter the time from when some tungsten in the wafer surface begins to disappear to when all the tungsten disappears, the shorter the number of scratches applied to the silicon oxide film decreases. According to the present invention, the same effect can be obtained even when the interlayer insulating film surface is subjected to CMP. As mentioned above,
By improving the orientation of the metal film, the planarization characteristics of the CMP can be improved.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上の通り、金属膜の配向性を向上させ
ることにより、CMPの平坦化特性を向上させることが
でき、その結果、表面が効果的に平坦化された半導体基
板上の埋め込み配線を形成することが可能である。
As described above, by improving the orientation of the metal film, the planarization characteristics of the CMP can be improved, and as a result, the buried wiring on the semiconductor substrate whose surface has been effectively planarized can be improved. Can be formed.

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

【図1】本発明のCMPによるアルミニウム膜のポリッ
シン方法を説明するアルミニウム膜の断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an aluminum film for explaining a method of polishing an aluminum film by CMP according to the present invention.

【図2】アルミニウムの結晶構造を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a crystal structure of aluminum.

【図3】本発明に係るアルミニウム膜のCMP研磨速度
の配向依存性を示す特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the orientation dependency of the CMP rate of the aluminum film according to the present invention.

【図4】X線を結晶面に対して2θ傾けた時の反射光の
ピーク強度(P)の配向面依存性を示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an orientation plane dependence of a peak intensity (P) of reflected light when an X-ray is inclined by 2θ with respect to a crystal plane.

【図5】本発明のCMP方法を説明する工程断面図。FIG. 5 is a process sectional view for explaining the CMP method of the present invention.

【図6】本発明の金属膜が堆積されたシリコンなどの半
導体基板の断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate such as silicon on which a metal film of the present invention is deposited.

【図7】金属膜上の段差と凸部研磨量の関係を示す特性
図。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between a step on a metal film and a polishing amount of a convex portion.

【図8】研磨速度と押付け荷重との関係を示す特性図。FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between a polishing rate and a pressing load.

【図9】本発明を説明するCMP装置の概略断面図。FIG. 9 is a schematic sectional view of a CMP apparatus illustrating the present invention.

【図10】本発明を説明するタングステン膜の研磨速度
のロッキングカーブの半値幅依存性を示す特性図。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the dependence of the polishing rate of a tungsten film on the half width of the rocking curve for explaining the present invention.

【図11】タングステン膜のCMPポリッシングを説明
する断面図。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating CMP polishing of a tungsten film.

【図12】タングステンの結晶構造を示す斜視図。FIG. 12 is a perspective view showing a crystal structure of tungsten.

【図13】CMP時間とシリコン酸化膜上のスクラッチ
数との関係を説明する特性図。
FIG. 13 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a CMP time and the number of scratches on a silicon oxide film.

【図14】本発明を説明する半導体基板上に形成したタ
ングステン膜の断面図。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a tungsten film formed over a semiconductor substrate for explaining the present invention.

【図15】本発明は、Ti成膜温度とタングステン配向
との関係を示す特性図。
FIG. 15 is a characteristic diagram showing a relationship between a Ti deposition temperature and tungsten orientation in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・半導体基板(シリコンウェーハ)、2、25、
42・・・絶縁膜、3・・・ライナー材、 4・・・金
属膜、 5、26、45・・・配線溝、6・・・配線、
8、12・・・回転軸、 9・・・研磨盤、10
・・・研磨布、 11・・・支持具、 13・・・
研磨剤、27・・・Al−0.5%Cu膜、 41・
・・半導体基板、43・・・Ti/TiN膜、 44
・・・タングステン膜。
1 ... semiconductor substrate (silicon wafer), 2, 25,
42 ... insulating film, 3 ... liner material, 4 ... metal film, 5, 26, 45 ... wiring groove, 6 ... wiring,
8, 12: rotating shaft, 9: polishing machine, 10
... Abrasive cloth, 11 ... Support, 13 ...
Abrasive, 27... Al-0.5% Cu film, 41.
..Semiconductor substrate, 43... Ti / TiN film, 44
... Tungsten film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 重田 厚 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 木下 正子 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 小助川 広志 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 山本 克美 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 渡辺 佳一 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 竪山 佳邦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 江澤 弘和 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5F033 HH04 HH05 HH06 HH07 HH09 HH11 HH13 HH14 HH17 HH18 HH19 HH21 HH28 HH32 HH33 JJ04 JJ05 JJ06 JJ07 JJ09 JJ11 JJ13 JJ14 JJ17 JJ18 JJ19 JJ21 JJ28 JJ32 JJ33 LL07 MM01 MM12 NN06 PP06 QQ48 RR04 WW03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Atsushi Shigeta, 8-8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Masako Kinoshita, 8-8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa (72) Inventor Hiroshi Kosukegawa, Inventor Hiroshima, Kanagawa Pref., 8-8, Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Katsumi Yamamoto, 8-8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa, Japan Toshiba Corporation Inside the Yokohama Office (72) Inventor Keiichi Watanabe 8-8 Shinsugitacho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Yoshikuni Tateyama 8-8 Shinsugitacho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Yokohama Co., Ltd. In-house (72) Inventor Hirokazu Ezawa 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Corporation Beach business-house F-term (reference) 5F033 HH04 HH05 HH06 HH07 HH09 HH11 HH13 HH14 HH17 HH18 HH19 HH21 HH28 HH32 HH33 JJ04 JJ05 JJ06 JJ07 JJ09 JJ11 JJ13 JJ14 JJ17 JJ18 JJ19 JJ21 JJ28 JJ32 JJ33 LL07 MM01 MM12 NN06 PP06 QQ48 RR04 WW03

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜形成する工程と、
前記絶縁膜をエッチング加工して配線溝あるいは配線溝
及び接続孔を形成する工程と、前記絶縁膜上に前記配線
溝もしくは配線溝及び接続孔の中に埋め込むように金属
膜を堆積させる工程と、前記金属膜を化学的機械的研磨
法により研磨して前記絶縁膜上の前記金属膜を除去し、
埋め込み金属配線を形成する工程とを具備し、前記金属
膜の金属原子の最密面のロッキングカーブの半値幅を7
以下に制御した金属膜を研磨することを特徴とする半導
体装置の配線形成方法。
A step of forming an insulating film on a semiconductor substrate;
Forming a wiring groove or a wiring groove and a connection hole by etching the insulating film; and depositing a metal film on the insulating film so as to be embedded in the wiring groove or the wiring groove and the connection hole; Polishing the metal film by a chemical mechanical polishing method to remove the metal film on the insulating film,
Forming a buried metal wiring, wherein the half-value width of the rocking curve of the closest surface of metal atoms of the metal film is 7
A method for forming a wiring in a semiconductor device, comprising polishing a metal film controlled as follows.
【請求項2】 半導体基板上に絶縁膜形成する工程と、
前記絶縁膜をエッチング加工して配線溝あるいは配線溝
及び接続孔を形成する工程と、前記絶縁膜上に密着層を
形成する工程と、前記絶縁膜上の前記密着層上に前記配
線溝もしくは配線溝及び接続孔の中に埋め込むように第
1の金属膜を堆積させる工程と、前記第1の金属膜を化
学的機械的研磨法により研磨して前記絶縁膜上の前記金
属膜を除去し、埋め込み金属配線を形成する工程とを具
備し、前記第1の金属膜の金属原子の最密面のロッキン
グカーブの半値幅を7以下に制御した金属膜を研磨する
ことを特徴とする半導体装置の配線形成方法。
A step of forming an insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a wiring groove or a wiring groove and a connection hole by etching the insulating film; forming an adhesive layer on the insulating film; and forming the wiring groove or the wiring on the adhesive layer on the insulating film. Depositing a first metal film so as to be buried in the groove and the connection hole, and removing the metal film on the insulating film by polishing the first metal film by a chemical mechanical polishing method; Forming a buried metal wiring, and polishing the metal film in which the half value width of the rocking curve of the closest surface of the metal atoms of the first metal film is controlled to 7 or less. Wiring formation method.
【請求項3】 前記密着層を複数の第2の金属膜から形
成することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の
配線形成方法。
3. The method according to claim 2, wherein the adhesion layer is formed from a plurality of second metal films.
【請求項4】 前記第2の金属膜を2層から構成する場
合において、第1層がチタン膜、この第1層上の第2層
がチタン窒化膜からなることを特徴とする請求項3に記
載の半導体装置の配線形成方法。
4. When the second metal film is composed of two layers, the first layer is composed of a titanium film and the second layer on the first layer is composed of a titanium nitride film. 4. The method for forming a wiring of a semiconductor device according to claim 1.
【請求項5】 前記第1層を成膜する場合の成膜温度を
250℃以下に制御することを特徴とする請求項4に記
載の半導体装置の配線形成方法。
5. The method according to claim 4, wherein a film forming temperature for forming the first layer is controlled to 250 ° C. or lower.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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