JP2001156169A - Manufacturing method for semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Manufacturing method for semiconductor integrated circuit device

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JP2001156169A
JP2001156169A JP33732799A JP33732799A JP2001156169A JP 2001156169 A JP2001156169 A JP 2001156169A JP 33732799 A JP33732799 A JP 33732799A JP 33732799 A JP33732799 A JP 33732799A JP 2001156169 A JP2001156169 A JP 2001156169A
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Japan
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film
insulating film
wiring
integrated circuit
plug
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JP33732799A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuyuki Saito
達之 齋藤
Toshinori Imai
俊則 今井
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress minute voids produced in the connection parts between plugs and wiring grooves. SOLUTION: An etching stopper film 11 and an insulating film 12 are processed through dry-etching technology, so as to have the dry-etching rate of a plug 10 and the dry-etching rate of the etching stopper film 11 which is approximately equal to each other. For instance, a method, by which the type of the etching gas conforming to the dry-etching conditions is selected, is employed as a method for having the dry-etching rate of the plug 10 and the dry-etching rate of the etching stopper film 11 approximately equal to each other.

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、半導体基板上の絶縁膜に形
成された配線溝内または接続孔内に配線用導電性膜を埋
め込むことで形成される埋込配線技術に適用して有効な
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 technique for embedding a wiring conductive film in a wiring groove or a connection hole formed in an insulating film on a semiconductor substrate. The present invention relates to a technology which is effective when applied to a buried wiring technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の配線形成方法として、
ダマシン(Damascene )法と呼ばれるプロセスがある。
この方法は、絶縁膜に配線用の溝を形成した後、半導体
基板の主面に配線形成用の導電性膜を堆積し、さらに、
その溝以外の領域の導電性膜を化学機械的研磨法(CM
P;Chemical Mechanical Polishing )によって除去す
ることにより、配線形成用の溝内に埋込配線を形成する
方法である。この方法の場合は、特に、微細なエッチン
グ加工が困難な銅系の導体材料(銅または銅合金)から
なる埋込配線の形成方法として適している。
2. Description of the Related Art As a method of forming wiring of a semiconductor integrated circuit,
There is a process called the Damascene method.
In this method, after forming a wiring groove in an insulating film, a conductive film for forming a wiring is deposited on a main surface of the semiconductor substrate, and further,
A chemical mechanical polishing method (CM
P: Chemical Mechanical Polishing) to form a buried wiring in a groove for forming wiring. This method is particularly suitable as a method for forming an embedded wiring made of a copper-based conductor material (copper or copper alloy), which is difficult to perform fine etching.

【0003】また、ダマシン法の応用としてデュアルダ
マシン(Dual-Damascene)法がある。この方法は、絶縁
膜に配線形成用の溝および下層配線との接続を行なうた
めの接続孔を形成した後、半導体基板の主面に配線形成
用の導電性膜を堆積し、さらに、その溝以外の領域の導
電性膜をCMPによって除去することにより、配線形成
用の溝内に埋込配線を形成し、かつ、接続孔内にプラグ
を形成する方法である。この方法の場合は、特に、多層
配線構造を有する半導体集積回路において、工程数の削
減が可能であり、配線コストの低減が可能である。
[0003] As an application of the damascene method, there is a dual-damascene method. According to this method, after forming a groove for forming a wiring and a connection hole for making a connection with a lower layer wiring in an insulating film, a conductive film for forming a wiring is deposited on a main surface of the semiconductor substrate, and the groove is further formed. By removing the conductive film in a region other than the region by CMP, a buried wiring is formed in a wiring forming groove and a plug is formed in a connection hole. In the case of this method, particularly in a semiconductor integrated circuit having a multilayer wiring structure, the number of steps can be reduced, and the wiring cost can be reduced.

【0004】このようなダマシン法等を用いた配線形成
技術については、例えば、 (1)K.Abe et.al, in Extended Abstracts 1994 SSD
M, pp937-940 (2)Valery M.Dubin et.al, in Proceedings 1997 VM
IC, pp69-74 に記載がある。
[0004] The wiring formation technology using such a damascene method is described in, for example, (1) K. Abe et.al, in Extended Abstracts 1994 SSD.
M, pp937-940 (2) Valery M. Dubin et.al, in Proceedings 1997 VM
IC, pp69-74.

【0005】上記(1)の文献には、絶縁膜に配線溝を
形成した後、銅をスパッタリング法により堆積し、さら
に熱処理を施して配線形成用の溝を良好に埋め込む技術
が開示されている。また、上記(2)の文献には、絶縁
膜に形成した配線溝および接続孔内に、銅をスパッタリ
ング法により被着した後、さらに銅をメッキ法にて埋め
込む方法が開示されている。
The above-mentioned document (1) discloses a technique of forming a wiring groove in an insulating film, depositing copper by a sputtering method, and further performing a heat treatment to satisfactorily fill the wiring forming groove. . Further, the above-mentioned document (2) discloses a method in which copper is deposited by sputtering in wiring grooves and connection holes formed in an insulating film, and then copper is buried by plating.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】埋込配線技術において
は、配線溝の低部に下層配線との接続用のプラグが埋め
込まれた場合に、以下のような問題を生ずる。
In the buried wiring technique, the following problem occurs when a plug for connection to a lower wiring is buried in a lower portion of a wiring groove.

【0007】すなわち、配線溝加工のエッチングの際に
はプラグとの接触をとるために、絶縁膜に通常はオーバ
ーエッチをかける。エッチングの条件は、通常、その絶
縁膜のみをエッチングする条件であるため、オーバーエ
ッチによって、配線溝の底部にプラグ金属が飛び出した
ような形状になる場合がある。場所によっては、プラグ
の側壁と配線溝の側壁に挟まれた微小な凹部が形成され
る場合もある。
[0007] That is, during the etching of the wiring groove processing, the insulating film is usually over-etched in order to make contact with the plug. Since the etching condition is usually a condition for etching only the insulating film, there may be a case where the plug metal is protruded to the bottom of the wiring groove due to overetching. Depending on the location, a minute concave portion may be formed between the side wall of the plug and the side wall of the wiring groove.

【0008】配線溝内に導電性膜を埋め込み配線を形成
する際に、スパッタリフロー法を用いた場合、前記微小
な凹部内への前記導電性膜の被着性が悪く、前記配線溝
の内部の表面を覆うバリア導体膜のカバレージが不足し
たり、前記導電性膜が前記微小な凹部に入り込まずにボ
イドが発生したりする場合がある。
When a conductive film is buried in a wiring groove to form a wiring, if the sputter reflow method is used, the adhesion of the conductive film to the minute concave portion is poor, and the inside of the wiring groove is poor. In some cases, the coverage of the barrier conductor film covering the surface may be insufficient, or voids may occur because the conductive film does not enter the minute recesses.

【0009】また、電解メッキ法にて前記配線溝内への
導電性膜の埋め込みを行なう場合もバリア導体膜の成膜
は必要であり、さらに、シード膜をスパッタリング法に
て形成する必要がある。しかし、前記微小な凹部内への
前記導電性膜およびシード膜の被着性が悪いために、前
記配線溝の内部の表面を覆うバリア導体膜のカバレージ
が不足したり、前記導電性膜が前記微小な凹部に入り込
まずにボイドが発生したりする場合がある。
Also, when a conductive film is buried in the wiring groove by electrolytic plating, a barrier conductor film must be formed, and a seed film must be formed by sputtering. . However, due to poor adhesion of the conductive film and the seed film to the minute concave portion, the coverage of the barrier conductor film covering the inner surface of the wiring groove is insufficient, or the conductive film is In some cases, voids are generated without entering the minute concave portions.

【0010】さらに、前記ボイドは、配線を形成する前
記導電性膜と前記プラグ部の密着性を低下させたり、前
記配線のマイグレーションを引き起こす場合があり、前
記配線と前記プラグとの接続部にて抵抗値を上昇させる
原因となる。また、点在する複数の前記ボイドや細長い
形状の前記ボイドが、熱処理によって球形にまとまる場
合があり、この球形にまとまったボイドが配線の抵抗値
を上昇させる原因となる。
Furthermore, the voids may reduce the adhesion between the conductive film forming the wiring and the plug portion or cause migration of the wiring, and the void may be formed at the connection portion between the wiring and the plug. This causes the resistance to increase. In addition, the plurality of scattered voids and the elongated voids may be formed into a spherical shape by heat treatment, and the spherical voids may cause an increase in the resistance value of the wiring.

【0011】本発明の目的は、配線溝の底部にプラグが
突出した形状になることを防止し、バリア導体膜のカバ
レージ不足や、導電性膜の成膜時のボイド発生を防ぐ技
術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique for preventing a plug from protruding from the bottom of a wiring groove to prevent insufficient coverage of a barrier conductor film and generation of voids when forming a conductive film. It is in.

【0012】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.

【0013】[0013]

【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.

【0014】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。
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes the following steps.

【0015】(a)半導体基板の主面上に第1絶縁膜を
堆積し、前記第1の絶縁膜をエッチングして接続孔等の
凹パターンを形成する工程、(b)前記接続孔の内部を
含む前記絶縁膜の表面に、前記接続孔等の凹パターンを
埋め込む第1の導電性膜を堆積する工程、(c)前記接
続孔の外部の前記第1の導電性膜を除去して、前記接続
孔等の凹パターン内に前記第1の導電性膜を残すことに
よりプラグまたは配線を形成する工程、(d)前記第1
の絶縁膜および前記プラグまたは配線の表面に第2の絶
縁膜を堆積する工程、(e)前記第2の絶縁膜をエッチ
ングし、前記プラグまたは配線の上部の前記第2の絶縁
膜に配線溝等の凹パターンを形成する工程、(f)前記
配線溝等の凹パターンの内部を含む前記第2の絶縁膜の
表面に、バリア導体膜を堆積する工程、(g)前記配線
溝等の凹パターンの内部を含む前記バリア導体膜の表面
に、前記配線溝等の凹パターンを埋め込む第2の導電性
膜を堆積する工程、(h)前記配線溝等の凹パターンの
外部の前記第2の導電性膜および前記バリア導体膜を化
学的および機械的に研磨して、前記配線溝等の凹パター
ン内に前記バリア導体膜および前記第2の導電性膜を残
すことにより、配線を形成する工程。
(A) depositing a first insulating film on a main surface of a semiconductor substrate and etching the first insulating film to form a concave pattern such as a connection hole; (b) inside the connection hole Depositing a first conductive film for embedding a concave pattern such as the connection hole on the surface of the insulation film including: (c) removing the first conductive film outside the connection hole; Forming a plug or a wiring by leaving the first conductive film in the concave pattern such as the connection hole;
Depositing a second insulating film on the surface of the insulating film and the plug or the wiring, and (e) etching the second insulating film to form a wiring groove in the second insulating film above the plug or the wiring. (F) depositing a barrier conductor film on the surface of the second insulating film including the inside of the concave pattern such as the wiring groove, and (g) forming a concave pattern such as the wiring groove. Depositing a second conductive film for embedding a concave pattern such as the wiring groove on the surface of the barrier conductor film including the inside of the pattern; and (h) depositing a second conductive film outside the concave pattern such as the wiring groove. Forming a wiring by chemically and mechanically polishing the conductive film and the barrier conductive film to leave the barrier conductive film and the second conductive film in a concave pattern such as the wiring groove; .

【0016】上記の半導体集積回路装置の製造方法によ
れば、配線溝が形成される第2の絶縁膜とその直下にあ
るプラグとのドライエッチングレートがほぼ同一になる
ように、たとえばエッチングガスの種類を選択するの
で、前記配線溝の底面とプラグの上面とは面一になる。
また、前記プラグと前記プラグの周囲の第1の絶縁膜と
のドライエッチングレートがほぼ同一になるように、エ
ッチングガスの種類を選択することでも前記配線溝の底
面とプラグの上面とは面一になる。これにより、前記配
線溝の底部に前記プラグが突出した形状になることを抑
制し、プラグの側壁と配線溝の側壁とに挟まれた部分に
微小な凹部が形成されるのを防ぐことができる。その結
果、バリア導体膜や導電性膜の堆積時に、前記微小な凹
部内での前記バリア導体膜のカバレージ不足や、前記導
電性膜のカバレージ不足によるボイドの発生を防ぎ、導
通不良を低減し、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。
According to the above-described method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, for example, the etching gas is used so that the dry etching rate of the second insulating film in which the wiring groove is formed and the plug immediately below the second insulating film are substantially the same. Since the type is selected, the bottom surface of the wiring groove is flush with the top surface of the plug.
Also, by selecting the type of etching gas so that the dry etching rates of the plug and the first insulating film around the plug become substantially the same, the bottom surface of the wiring groove and the top surface of the plug are flush with each other. become. Accordingly, it is possible to prevent the plug from being formed in a shape protruding at the bottom of the wiring groove, and to prevent a minute concave portion from being formed in a portion sandwiched between the side wall of the plug and the side wall of the wiring groove. . As a result, at the time of depositing the barrier conductor film or the conductive film, insufficient coverage of the barrier conductor film in the minute concave portion or the occurrence of voids due to insufficient coverage of the conductive film is prevented, and the conduction failure is reduced, The yield and reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0017】[0017]

【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、同一の機能を有する部材には同
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, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0018】(実施の形態1)本実施の形態1は、半導
体基板のpウェルにnチャネル型MISFET(Metal
Insulator Semiconductor Field Effect Transistor )
Qnが形成された半導体集積回路装置に、本発明の技術
思想を適用したものである。
(Embodiment 1) In Embodiment 1, an n-channel MISFET (Metal
Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)
The technical idea of the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device on which Qn is formed.

【0019】以下、上記した半導体集積回路装置の製造
方法を図1〜図9に従って工程順に説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the above-described semiconductor integrated circuit device will be described in the order of steps with reference to FIGS.

【0020】まず、図1に示すように、p型のシリコン
単結晶からなる半導体基板1の表面に、選択酸化法(L
OCOS法)で素子分離用のフィールド絶縁膜2を形成
した後、半導体基板1のp型ウェル形成領域にp型不純
物(例えばホウ素)をイオン注入等によりドープしてp
ウェル3を形成する。
First, as shown in FIG. 1, a selective oxidation method (L) is applied to the surface of a semiconductor substrate 1 made of p-type silicon single crystal.
After the field insulating film 2 for element isolation is formed by the OCOS method, a p-type impurity (for example, boron) is doped into the p-type well forming region of the semiconductor substrate 1 by ion implantation or the like to form a p-type impurity.
A well 3 is formed.

【0021】次に、半導体基板1の主面上にゲート絶縁
膜4となる酸化シリコン膜、ゲート電極5となる多結晶
シリコン膜およびキャップ絶縁膜6aとなる酸化シリコ
ン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、ゲート絶縁膜4、ゲート電極
5およびキャップ絶縁膜6aを形成する。ゲート絶縁膜
4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5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、ゲート電極5の上部にWSix 、MoSix 、Ti
Six 、TaSix またはCoSix 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6a
は、たとえばCVD法により形成することができる。
Next, a silicon oxide film serving as a gate insulating film 4, a polycrystalline silicon film serving as a gate electrode 5, and a silicon oxide film serving as a cap insulating film 6a 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 insulating film 4, a gate electrode 5, and a cap insulating film 6a. The gate insulating film 4 can be formed by, for example, a thermal CVD method, and the polycrystalline silicon constituting the gate electrode 5 can be formed by a CVD method. However, in order to reduce the resistance value, an n-type impurity (for example, Doping with phosphorus (P). Incidentally, WSi x on the gate electrode 5, MoSi x, Ti
Si x, it may be stacked refractory metal silicide film such as TaSi x or CoSi x. Cap insulating film 6a
Can be formed by, for example, a CVD method.

【0022】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5の側壁にサイドウォールスペー
サ6bを形成し、n形不純物(リン)をイオン注入して
ゲート電極5の両側のpウェル3にnチャネルMISF
ETQnのソース、ドレイン領域を構成する半導体領域
7を形成する。なお、サイドウォールスペーサ6b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6b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 a silicon oxide film is deposited 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 6b on the side walls of the gate electrode 5, and ion-implant n-type impurities (phosphorus) to form p-wells on both sides of the gate electrode 5. 3 for n-channel MISF
A semiconductor region 7 constituting source and drain regions of ETQn is formed. Note that a low-concentration impurity semiconductor region may be formed before the formation of the sidewall spacer 6b, and a high-concentration impurity semiconductor region may be formed after the formation of the sidewall spacer 6b.

【0023】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、たとえば酸化シリコン膜をCM
P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8を形成する。さらに、半導体基板1の主面の半導
体領域7上の絶縁膜8に、フォトリソグラフィ技術を用
いて接続孔9を開孔する。
Next, after a silicon oxide film is deposited on the semiconductor substrate 1 by the CVD method, for example, the silicon oxide film is
By polishing by the P method, the insulating film 8 whose surface is flattened is formed. Further, a connection hole 9 is formed in the insulating film 8 on the semiconductor region 7 on the main surface of the semiconductor substrate 1 by using a photolithography technique.

【0024】次に、半導体基板1上に、スパッタリング
法により、たとえば窒化チタンなどのバリア導体膜10
aを形成し、さらに、たとえばブランケットCVD法に
より、たとえばタングステンなどの導体膜10bを堆積
する。
Next, a barrier conductor film 10 of, for example, titanium nitride is formed on the semiconductor substrate 1 by sputtering.
Then, a conductor film 10b of, for example, tungsten is deposited by, for example, a blanket CVD method.

【0025】次に、接続孔9以外の絶縁膜8上のバリア
導体膜10aおよび導体膜10bをたとえばCMP法に
より除去し、プラグ10を形成する。
Next, the plug 10 is formed by removing the barrier conductor film 10a and the conductor film 10b on the insulating film 8 other than the connection holes 9 by, for example, the CMP method.

【0026】次に、半導体基板1上に、たとえばプラズ
マCVD法にて窒化シリコン膜を堆積し、膜厚が約50
nmのエッチストッパ膜11を形成する。エッチストッ
パ膜11は、その上層の絶縁膜に配線形成用の溝部や孔
を形成する際に、その掘り過ぎにより下層に損傷を与え
たり、加工寸法精度が劣化したりすることを回避するた
めのものである。
Next, a silicon nitride film is deposited on the semiconductor substrate 1 by, for example, a plasma CVD method to a thickness of about 50 nm.
An etch stopper film 11 of nm is formed. The etch stopper film 11 is used to prevent the lower layer from being damaged by excessive excavation or to prevent the processing dimensional accuracy from deteriorating when a trench or a hole for forming a wiring is formed in the insulating film on the upper layer. Things.

【0027】次に、図2に示すように、たとえばエッチ
ストッパ膜11の表面にCVD法で酸化シリコン膜を堆
積し、膜厚が約400nmの絶縁膜12を堆積する。こ
の絶縁膜12は、塗布法にて堆積されたSOG(Spin O
n Glass )膜、フッ素を添加したCVD酸化膜などの低
誘電率膜、窒化シリコン膜、または、さらに複数の種類
の絶縁膜を組み合わせたものであってもよく、低誘電率
膜を用いた場合には、半導体集積回路装置の配線の総合
的な誘電率を下げることが可能であり、配線遅延を改善
できる。
Next, as shown in FIG. 2, for example, a silicon oxide film is deposited on the surface of the etch stopper film 11 by a CVD method, and an insulating film 12 having a thickness of about 400 nm is deposited. The insulating film 12 is made of SOG (Spin O 2) deposited by a coating method.
n Glass) film, low dielectric constant film such as fluorine-doped CVD oxide film, silicon nitride film, or a combination of multiple types of insulating films may be used. In this method, the overall dielectric constant of the wiring of the semiconductor integrated circuit device can be reduced, and the wiring delay can be improved.

【0028】次に、図3に示すように、エッチストッパ
膜11および絶縁膜12を、フォトリソグラフィ技術お
よびドライエッチング技術を用いて加工し、配線溝13
を形成する。このドライエッチングに際しては、前記プ
ラグ10とエッチストッパ膜11とのドライエッチング
レートがほぼ同一になるように、たとえばエッチングガ
スの種類を選択することで、配線溝13の底面とプラグ
10の上面とは面一になる。これにより、前記配線溝1
3の底部に前記プラグ10が突出した形状になることを
抑制し、図4に示すようなプラグ10の側壁と配線溝1
3の側壁とに挟まれた微小な凹部100が形成されるの
を防ぐことができる。その結果、後で説明するバリア導
体膜14aや導電性膜14bの堆積時に、前記微小な凹
部100内での前記バリア導体膜14aのカバレージ不
足や、導電性膜14bのカバレージ不足によるボイド1
01の発生を防ぐことができる。
Next, as shown in FIG. 3, the etch stopper film 11 and the insulating film 12 are processed by using the photolithography technique and the dry etching technique to form the wiring groove 13.
To form At the time of this dry etching, the bottom surface of the wiring groove 13 and the top surface of the plug 10 are formed by selecting, for example, the type of etching gas so that the dry etching rates of the plug 10 and the etch stopper film 11 are substantially the same. Become flush. Thereby, the wiring groove 1
3 to prevent the plug 10 from protruding from the bottom portion, and to prevent the side wall of the plug 10 and the wiring groove 1 from forming as shown in FIG.
It is possible to prevent the formation of the minute concave portion 100 sandwiched between the side walls 3 and 3. As a result, when depositing the barrier conductor film 14a or the conductive film 14b, which will be described later, the void 1 due to insufficient coverage of the barrier conductor film 14a in the minute recess 100 or insufficient coverage of the conductive film 14b.
01 can be prevented.

【0029】次に、図5に示すように、半導体基板1の
全面に、後で説明する埋込配線14のバリア導体膜14
aとなる、たとえば窒化タンタル膜を、タンタルターゲ
ットをアルゴン/窒素混合雰囲気中にて反応性スパッタ
リングを行なうことで堆積する。この窒化タンタル膜の
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500Åであ
る。なお、本実施の形態1では窒化タンタル膜を例示す
るが、タンタル等の金属膜あるいは窒化チタン膜等であ
ってもよい。バリア導体膜がタンタル、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、前記バリア導体膜14aが窒化チタン膜の
場合、次工程である導電性膜14bの形成直前に前記窒
化チタン膜の表面をスパッタエッチングすることも可能
である。このようなスパッタエッチングにより、前記窒
化チタン膜の表面に吸着した水、酸素分子等を除去し、
導電性膜14bの接着性を改善することができる。特
に、前記窒化チタン膜の堆積後、真空破壊して表面を大
気に曝し、導電性膜14bを形成する場合に効果が大き
い。
Next, as shown in FIG. 5, the barrier conductor film 14 of the buried wiring 14 to be described later is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1.
For example, a tantalum nitride film serving as a is deposited by performing reactive sputtering on a tantalum target in an argon / nitrogen mixed atmosphere. The tantalum nitride film is deposited for improving the adhesion of the copper film and preventing the diffusion of copper, which will be described later, and has a thickness of about 500 °. Although a tantalum nitride film is exemplified in the first embodiment, a metal film such as tantalum or a titanium nitride film may be used. When the barrier conductor film is tantalum or tantalum nitride, the adhesion to the copper film is better than when titanium nitride is used. When the barrier conductor film 14a is a titanium nitride film, the surface of the titanium nitride film can be sputter-etched immediately before the next step of forming the conductive film 14b. By such sputter etching, water, oxygen molecules and the like adsorbed on the surface of the titanium nitride film are removed,
The adhesiveness of the conductive film 14b can be improved. In particular, after deposition of the titanium nitride film, the effect is great when vacuum breaking is performed to expose the surface to the atmosphere to form the conductive film 14b.

【0030】次に、前記窒化タンタル膜を堆積した装置
と同一の装置内の別のチャンバにて、導電性膜14bと
なる金属である銅の薄膜をスパッタリング法にて堆積
し、これを熱処理して流動化し、配線溝13に隙間なく
良好に埋め込む。前記窒化タンタル膜の表面が酸化され
てしまうと銅膜との密着性が低下するため、前記同一の
装置内の、真空あるいは比酸化性雰囲気中で連結された
別のチャンバにて前記銅の薄膜を堆積することで、酸化
を防いでいる。本実施の形態1では、銅膜の堆積は、通
常のスパッタリング法を用いているが、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、このシード膜は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14b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、350℃〜450℃、3分〜5分を例示することが
できる。銅のように抵抗率の低い材料を主な導電層とす
ることにより埋込配線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。
Next, in another chamber in the same apparatus as the apparatus on which the tantalum nitride film is deposited, a thin film of copper, which is a metal to be the conductive film 14b, is deposited by a sputtering method, and this is heat-treated. And is buried well in the wiring groove 13 without any gap. If the surface of the tantalum nitride film is oxidized, the adhesion to the copper film is reduced. Therefore, the copper thin film is formed in another chamber connected in a vacuum or a specific oxidizing atmosphere in the same apparatus. Depositing prevents oxidation. In the first embodiment, the ordinary sputtering method is used for depositing the copper film, but a physical vapor deposition method such as an evaporation method or a plating method may be used. When the plating method is used, it is necessary to deposit a seed film before depositing a copper thin film, and this seed film is deposited by a sputtering method. In addition, the condition of the heat treatment requires a temperature and a time at which copper constituting the conductive film 14b is fluidized, and for example, 350 ° C. to 450 ° C., 3 minutes to 5 minutes can be exemplified. 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 embedded wiring can be suppressed. This makes it possible to achieve higher performance of the semiconductor integrated circuit device.

【0031】次に、図6に示すように、前記絶縁膜12
上の余分な窒化タンタル膜および銅膜を除去し、配線溝
13内に埋込配線14を構成する導電性膜14bおよび
バリア導体膜14aを形成する。バリア導体膜14aお
よび導電性膜14bの除去は、CMP法を用いた研磨に
より行う。
Next, as shown in FIG.
The excess tantalum nitride film and copper film on the upper surface are removed, and a conductive film 14b and a barrier conductor film 14a forming the embedded wiring 14 are formed in the wiring groove 13. The removal of the barrier conductor film 14a and the conductive film 14b is performed by polishing using a CMP method.

【0032】次に、図7に示すように、埋込配線14お
よび絶縁膜12上に窒化シリコン膜を堆積してバリア絶
縁膜15aを堆積する。この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50nmとする。バリア絶縁膜15aは、埋
込配線14の導電性膜14bを構成する銅の拡散を抑制
する機能を有する。これによりバリア導体膜14aとと
もに絶縁膜8、12および後で説明する絶縁膜15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。また、バリ
ア絶縁膜15aは、後の工程においてエッチングを行な
う際のエッチストッパ層としても機能する。すなわち、
この後の工程において、レジストプロセスによって絶縁
膜15bに開孔した後、アッシングによってフォトレジ
スト膜を除去し、その後にバリア絶縁膜15aをパター
ニングすることによって、埋込配線17の表面がアッシ
ング雰囲気によって酸化されることを防止する効果も有
する。
Next, as shown in FIG. 7, a silicon nitride film is deposited on the buried wiring 14 and the insulating film 12, and a barrier insulating film 15a is deposited. For deposition of this silicon nitride film, for example, a plasma CVD method can be used, and its thickness is set to about 50 nm. The barrier insulating film 15a has a function of suppressing diffusion of copper forming the conductive film 14b of the embedded wiring 14. This prevents copper from diffusing into the insulating films 8 and 12 together with the barrier conductor film 14a and the insulating film 15 described later, retains their insulating properties, and improves the reliability of the semiconductor integrated circuit device. Further, the barrier insulating film 15a also functions as an etch stopper layer when performing etching in a later step. That is,
In a subsequent step, after opening the insulating film 15b by a resist process, the photoresist film is removed by ashing, and then the barrier insulating film 15a is patterned, so that the surface of the embedded wiring 17 is oxidized by an ashing atmosphere. It also has the effect of preventing such a situation.

【0033】次に、バリア絶縁膜15aの表面に、膜厚
が約400nmの絶縁膜15bを堆積する。この絶縁膜
15bは、塗布法にて堆積されたSOG膜、フッ素を添
加したCVD酸化膜などの低誘電率膜、窒化シリコン
膜、または、さらに複数の種類の絶縁膜を組み合わせた
ものであってもよく、低誘電率膜を用いた場合には、半
導体集積回路装置の配線の総合的な誘電率を下げること
が可能であり、配線遅延を改善できる。
Next, an insulating film 15b having a thickness of about 400 nm is deposited on the surface of the barrier insulating film 15a. The insulating film 15b is a SOG film deposited by a coating method, a low dielectric constant film such as a CVD oxide film doped with fluorine, a silicon nitride film, or a combination of a plurality of types of insulating films. Alternatively, when a low dielectric constant film is used, the overall dielectric constant of the wiring of the semiconductor integrated circuit device can be reduced, and the wiring delay can be improved.

【0034】次に、絶縁膜15bの表面に、たとえばプ
ラズマCVD法にて窒化シリコン膜を堆積し、膜厚が約
50nmのエッチストッパ膜15cを堆積する。このエ
ッチストッパ膜15cは、絶縁膜15に配線形成用の溝
部や孔を形成する際に、その掘り過ぎにより下層に損傷
を与えたり加工寸法精度が劣化したりすることを回避す
るためのものである。
Next, a silicon nitride film is deposited on the surface of the insulating film 15b by, for example, a plasma CVD method, and an etch stopper film 15c having a thickness of about 50 nm is deposited. The etch stopper film 15c is used to prevent the lower layer from being damaged by excessive excavation and to prevent the processing dimensional accuracy from deteriorating when a groove or a hole for forming a wiring is formed in the insulating film 15. is there.

【0035】続いて、絶縁膜15cの表面に、塗布法に
て膜厚が約300nmのSOG膜を堆積し、絶縁膜15
dを堆積し、絶縁膜15が形成される。この絶縁膜15
dは、フッ素を添加したCVD酸化膜などの低誘電率
膜、窒化シリコン膜、または、さらに複数の種類の絶縁
膜を組み合わせたものであってもよい。なお、絶縁膜1
5dをSOG膜とした場合には、前記絶縁膜15dの表
面に、たとえばTEOS(Tetraethoxysilane )ガスを
用いたプラズマCVD法にて膜厚が約100nmの酸化
シリコン膜を堆積し、絶縁膜15eを形成する。この絶
縁膜15eは、有機系膜である絶縁膜15dの機械的強
度を確保する機能を有している。
Subsequently, an SOG film having a thickness of about 300 nm is deposited on the surface of the insulating film 15c by a coating method.
By depositing d, an insulating film 15 is formed. This insulating film 15
d may be a low dielectric constant film such as a CVD oxide film to which fluorine is added, a silicon nitride film, or a combination of a plurality of types of insulating films. The insulating film 1
When 5d is an SOG film, a silicon oxide film having a thickness of about 100 nm is deposited on the surface of the insulating film 15d by, for example, a plasma CVD method using TEOS (Tetraethoxysilane) gas to form an insulating film 15e. I do. The insulating film 15e has a function of ensuring the mechanical strength of the insulating film 15d which is an organic film.

【0036】次に、図8に示すように、下層配線である
埋込配線14と、後の工程にて形成する上層配線である
埋込配線17とを接続するための接続孔16aを形成す
る。前記接続孔16aは、フォトリソグラフィ工程によ
り、絶縁膜15e上に埋込配線14と接続するための接
続孔パターンと同一形状のフォトレジスト膜を形成し、
それをマスクとしてドライエッチング工程により接続孔
パターンを形成する。このドライエッチングに際して
は、前記埋込配線14とバリア絶縁膜15aとのドライ
エッチングレートがほぼ同一になるように、たとえばエ
ッチングガスの種類の条件を選択することで、接続孔1
6aの底面と埋込配線14の上面は面一になる。これに
より、前記接続孔16aの底部に前記埋込配線14が突
出した形状になることを抑制し、前記埋込配線14の側
壁と接続孔16aの側壁とに挟まれた微小な凹部が形成
されるのを防ぐことができる。その結果、後の工程にて
形成するバリア導体膜17aや導電性膜17bの堆積時
に、前記微小な凹部内での前記バリア導体膜17aのカ
バレージ不足や、導電性膜17bのカバレージ不足によ
るボイドの発生を防ぐことができる。続いて、前記フォ
トレジスト膜を除去し、前記絶縁膜15e上にフォトリ
ソグラフィ工程により、配線溝パターンと同一形状のフ
ォトレジスト膜を形成し、それをマスクとしてドライエ
ッチング工程により配線溝16bを形成する。
Next, as shown in FIG. 8, a connection hole 16a for connecting the buried wiring 14 as a lower wiring and the buried wiring 17 as an upper wiring formed in a later step is formed. . The connection hole 16a is formed by forming a photoresist film having the same shape as a connection hole pattern for connecting to the embedded wiring 14 on the insulating film 15e by a photolithography process,
Using this as a mask, a connection hole pattern is formed by a dry etching process. At the time of this dry etching, for example, the conditions of the type of the etching gas are selected so that the dry etching rates of the buried wiring 14 and the barrier insulating film 15a are substantially the same.
The bottom surface of 6a is flush with the top surface of the embedded wiring 14. This suppresses the embedded wiring 14 from protruding at the bottom of the connection hole 16a and forms a minute concave portion sandwiched between the side wall of the embedded wiring 14 and the side wall of the connection hole 16a. Can be prevented. As a result, when depositing the barrier conductor film 17a and the conductive film 17b to be formed in a later step, voids due to insufficient coverage of the barrier conductor film 17a in the minute concave portions and insufficient coverage of the conductive film 17b. Occurrence can be prevented. Subsequently, the photoresist film is removed, a photoresist film having the same shape as the wiring groove pattern is formed on the insulating film 15e by a photolithography process, and the wiring groove 16b is formed by a dry etching process using the photoresist film as a mask. .

【0037】次に、図9に示すように、前記バリア導体
膜14aを形成する窒化タンタル膜を堆積した工程と同
様の工程にて、前記接続孔16aおよび配線溝16bの
表面を含む絶縁膜15の表面にバリア導体膜17aとな
る窒化タンタル膜を堆積する。この窒化タンタル膜の堆
積は、後の工程にて堆積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500
Åである。なお、本実施の形態1では窒化タンタル膜を
例示するが、タンタル等の金属膜あるいは窒化チタン膜
等であってもよい。また、前記バリア導体膜17aが窒
化チタン膜の場合、次工程である導電性膜17bの形成
直前に前記窒化チタン膜の表面をスパッタエッチングす
ることも可能である。
Next, as shown in FIG. 9, in the same step as the step of depositing the tantalum nitride film for forming the barrier conductor film 14a, the insulating film 15 including the surfaces of the connection holes 16a and the wiring grooves 16b is formed. A tantalum nitride film to be a barrier conductor film 17a is deposited on the surface of the substrate. This tantalum nitride film is deposited to improve the adhesion of the copper film deposited in a later step and to prevent the diffusion of copper.
Å. Although a tantalum nitride film is exemplified in the first embodiment, a metal film such as tantalum or a titanium nitride film may be used. When the barrier conductor film 17a is a titanium nitride film, the surface of the titanium nitride film can be sputter-etched immediately before the formation of the conductive film 17b in the next step.

【0038】続いて、バリア導体膜17aとなる窒化タ
ンタル膜を堆積した装置と同一の装置内の別のチャンバ
にて、スパッタリング法にて導電性膜17b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、
接続孔16aおよび配線溝16bに隙間なく良好に埋め
込む。本実施の形態1では、銅膜の堆積は、通常のスパ
ッタリング法を用いているが、蒸着法等の物理的気相成
長法、メッキ法を用いてもよい。また、熱処理の条件
は、導電性膜17b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、350℃〜450℃、3
分〜5分を例示することができる。
Subsequently, a thin film of copper, which is a metal to be the conductive film 17b, is deposited by a sputtering method in another chamber in the same apparatus as that for depositing the tantalum nitride film to be the barrier conductor film 17a. , Heat-treat it and fluidize it,
It is satisfactorily embedded in the connection hole 16a and the wiring groove 16b without any gap. In the first embodiment, the ordinary sputtering method is used for depositing the copper film, but a physical vapor deposition method such as an evaporation method or a plating method may be used. The heat treatment requires a temperature and a time at which copper constituting the conductive film 17b is fluidized.
Minutes to 5 minutes.

【0039】次に、図10に示すように、前記絶縁膜1
5e上の余分な窒化タンタル膜および銅膜を、CMP法
を用いた研磨により除去し、接続孔16a内および配線
溝16b内に埋込配線17を構成する導電性膜17bお
よびバリア導体膜17aを形成し、本実施の形態1の半
導体集積回路装置はほぼ完成する。
Next, as shown in FIG.
Excess tantalum nitride film and copper film on 5e are removed by polishing using a CMP method, and conductive film 17b and barrier conductor film 17a forming embedded wiring 17 in connection hole 16a and wiring groove 16b are removed. Thus, the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment is almost completed.

【0040】本実施の形態1では、プラグ10のエッチ
グレートとエッチストッパ膜11のエッチングレートと
をほぼ同じにすることで、プラグ10が配線溝13の底
部に突出することを防ぐことができる。その結果、バリ
ア導体膜14aのカバレージ不足や、導電性膜14bの
成膜時の微小なボイド100の発生を抑制することがで
きる。また、埋込配線14のエッチングレートとバリア
絶縁膜15aのエッチングレートとをほぼ同じにするこ
とでも、バリア導体膜17aのカバレージ不足や、接続
孔16aの底部に微小なボイドの発生を抑制しているた
め、導通不良を低減し、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。
In the first embodiment, the plug 10 can be prevented from projecting to the bottom of the wiring groove 13 by making the etching rate of the plug 10 substantially equal to the etching rate of the etching stopper film 11. As a result, insufficient coverage of the barrier conductor film 14a and generation of minute voids 100 when the conductive film 14b is formed can be suppressed. Also, by making the etching rate of the embedded wiring 14 substantially equal to the etching rate of the barrier insulating film 15a, insufficient coverage of the barrier conductor film 17a and generation of minute voids at the bottom of the connection hole 16a can be suppressed. Accordingly, conduction defects can be reduced, and the yield and reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0041】(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、前記実施の形態1における
半導体集積回路装置の絶縁膜8の表面に、ドライエッチ
ングレートがプラグ10とほぼ同一で、エッチストッパ
膜11より低い材質の絶縁膜を形成し、また、絶縁膜1
2の表面に、ドライエッチングレートが埋込配線14と
ほぼ同一で、バリア絶縁膜15aより低い材質の絶縁膜
を形成することに本発明の技術思想を用いたものであ
る。その他の部材と工程は前記実施の形態1と同様であ
る。したがって、それら同様の部材と工程についての説
明は省略する。
(Embodiment 2) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment, the dry etching rate is substantially equal to that of the plug 10 on the surface of the insulating film 8 of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment. An insulating film of the same material and lower than the etch stopper film 11 is formed.
The technical idea of the present invention is used to form an insulating film having a dry etching rate substantially equal to that of the buried wiring 14 and a material lower than that of the barrier insulating film 15a on the surface of the substrate 2. Other members and steps are the same as those in the first embodiment. Therefore, description of those similar members and steps will be omitted.

【0042】次に、上記した半導体集積回路装置の製造
方法を図11と図12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.

【0043】本実施の形態2の半導体集積回路装置の製
造方法は、前記実施の形態1の図1における絶縁膜8を
形成する工程までは同様である。
The method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the second embodiment is the same as that of the first embodiment up to the step of forming the insulating film 8 in FIG.

【0044】次に、図11に示すように、絶縁膜8の表
面に絶縁膜8aを堆積する。この絶縁膜8aは、後の工
程で配線溝13を形成するエッチング工程の際に、ドラ
イエッチングレートがプラグ10とほぼ同一で、エッチ
ストッパ膜11より低くなるように材質を選択する。ま
た、後の工程で配線溝13を形成するエッチング工程の
際には、前記絶縁膜8aのドライエッチングレートがプ
ラグ10とほぼ同一で、エッチストッパ膜11より低く
なるようにエッチングガスを選択する。なお、本実施の
形態2の構成によれば、エッチストッパ膜11を使用せ
ずに絶縁膜8aをもってエッチストッパに代用すること
もでき、特にプラグ10に銅を使用しない場合に有効で
ある。
Next, as shown in FIG. 11, an insulating film 8a is deposited on the surface of the insulating film 8. The material of the insulating film 8a is selected so that the dry etching rate is substantially the same as that of the plug 10 and lower than that of the etch stopper film 11 in an etching step of forming the wiring groove 13 in a later step. In an etching step for forming the wiring groove 13 in a later step, an etching gas is selected so that the dry etching rate of the insulating film 8a is substantially the same as that of the plug 10 and lower than the etching stopper film 11. According to the configuration of the second embodiment, the insulating film 8a can be used as an etch stopper without using the etch stopper film 11, which is particularly effective when copper is not used for the plug 10.

【0045】その後、実施の形態1における図1におけ
る工程と同様の工程にて接続孔9を形成し、図2におけ
る工程までは実施の形態1と同様である。
Thereafter, connection holes 9 are formed in the same steps as those in FIG. 1 in the first embodiment, and the steps up to the step in FIG. 2 are the same as those in the first embodiment.

【0046】次に、図12に示すように、絶縁膜12の
表面に絶縁膜12aを堆積する。この絶縁膜12aは、
後の工程で接続孔16aを形成するエッチング工程の際
に、ドライエッチングレートが埋込配線14とほぼ同一
で、バリア絶縁膜15aより低くなるように材質を選択
する。また、後の工程で接続孔16aを形成するエッチ
ング工程の際には、前記接続孔16aのドライエッチン
グレートが埋込配線14とほぼ同一で、バリア絶縁膜1
5aより低くなるようにエッチングガスを選択する。
Next, as shown in FIG. 12, an insulating film 12a is deposited on the surface of the insulating film 12. This insulating film 12a
In the etching step of forming the connection hole 16a in a later step, the material is selected so that the dry etching rate is substantially the same as that of the embedded wiring 14 and lower than the barrier insulating film 15a. In an etching step for forming the connection hole 16a in a later step, the dry etching rate of the connection hole 16a is substantially the same as that of the buried wiring 14, and the barrier insulating film 1 is formed.
The etching gas is selected so as to be lower than 5a.

【0047】その後の工程は、実施の形態1における図
3〜図10と同様である。
The subsequent steps are the same as in FIGS. 3 to 10 in the first embodiment.

【0048】本実施の形態2によれば、絶縁膜8の表面
に、ドライエッチングレートがプラグ10とほぼ同一
で、エッチストッパ膜11より低くなる絶縁膜8aを形
成することで、プラグ10が配線溝13の底部に突出す
ることを防ぐことができる。その結果、図14aに示す
ようなバリア導体膜14aのカバレージ不足や、導電性
膜14bの成膜時の微小なボイド100の発生を抑制す
ることができる。また、絶縁膜12の表面に、ドライエ
ッチングレートが埋込配線14とほぼ同一で、バリア絶
縁膜15aより低くなる絶縁膜12aを形成することで
も、バリア導体膜17aのカバレージ不足や、接続孔1
6aの底部に微小なボイドの発生を抑制しているため、
導通不良を低減し、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。
According to the second embodiment, by forming on the surface of the insulating film 8 an insulating film 8a having a dry etching rate substantially equal to that of the plug 10 and lower than the etch stopper film 11, the plug 10 is connected to the wiring. Projection to the bottom of the groove 13 can be prevented. As a result, insufficient coverage of the barrier conductor film 14a as shown in FIG. 14A and generation of minute voids 100 when the conductive film 14b is formed can be suppressed. Also, by forming an insulating film 12a on the surface of the insulating film 12 having a dry etching rate substantially equal to that of the buried wiring 14 and lower than the barrier insulating film 15a, insufficient coverage of the barrier conductor film 17a and the formation of the connection hole 1
Since the generation of minute voids at the bottom of 6a is suppressed,
It is possible to reduce conduction defects and improve the yield and reliability of the semiconductor integrated circuit device.

【0049】(実施の形態3)本実施の形態3の半導体
集積回路装置の製造方法は、プラグ10の最上部の径を
配線溝13の底部の幅よりも大きくし、配線溝13の側
壁部はプラグ10に接触するようにするものである。ま
た、埋込配線14の最上部の幅を接続孔16aの底部の
径よりも大きくし、接続孔16aの側壁部は埋込配線1
4に接触するようにすることに本発明の技術思想を用い
たものである。その他の部材と工程は前記実施の形態1
または2と同様である。したがって、それら同様の部材
と工程についての説明は省略する。
Third Embodiment In a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a third embodiment, the diameter of the top of the plug 10 is made larger than the width of the bottom of the wiring groove 13, and the side wall of the wiring groove 13 is formed. Is to make contact with the plug 10. The width of the uppermost portion of the embedded wiring 14 is made larger than the diameter of the bottom of the connection hole 16a, and the side wall of the connection hole 16a is
In order to make contact with No. 4, the technical idea of the present invention is used. Other members and processes are the same as those in the first embodiment.
Or the same as 2. Therefore, description of those similar members and steps will be omitted.

【0050】次に、上記した半導体集積回路装置の製造
方法を図13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 FIG.

【0051】本実施の形態3の半導体集積回路装置の製
造方法は、前記実施の形態1または2と同様であるが、
図13に示すように、プラグ10の最上部の径を配線溝
13の底部の幅よりも大きくするものである。また、配
線溝13の最上部の幅を接続孔16aの底部の径よりも
大きくするものである。
The method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the third embodiment is the same as that of the first or second embodiment.
As shown in FIG. 13, the diameter of the uppermost part of the plug 10 is made larger than the width of the bottom part of the wiring groove 13. Further, the width of the uppermost part of the wiring groove 13 is made larger than the diameter of the bottom part of the connection hole 16a.

【0052】本実施の形態3によれば、プラグ10の最
上部の径を配線溝13の底部の幅よりも大きくし、配線
溝13の側壁の底部をプラグ10の最上部に接触させる
ことで、プラグ10の最上部の全周にわたって微小な凹
部が形成されるのを防ぐことができ、埋込配線14の形
成時に微小なボイドができた場合でも大きなボイドへの
成長を抑制できる。また、埋込配線14と接続孔16a
の接触部において、埋込配線14の最上部の幅を接続孔
16aの底部の径よりも大きくし、接続孔16aの側壁
の底部を埋込配線14の最上部に接触させることで、埋
込配線17の形成時にバリア導体膜17aのカバレージ
不足や、接続孔16aの底部に微小なボイドの発生を抑
制できる。さらに、本実施の形態3の半導体集積回路装
置の製造方法を、前記実施の形態1の半導体集積回路装
置の製造方法または前記実施の形態2の半導体集積回路
装置の製造方法と組み合わせることで、実施の形態1お
よび実施の形態2よりも効果的に導通不良を低減し、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。
According to the third embodiment, the diameter of the top of the plug 10 is made larger than the width of the bottom of the wiring groove 13, and the bottom of the side wall of the wiring groove 13 is brought into contact with the top of the plug 10. In addition, it is possible to prevent a minute concave portion from being formed over the entire circumference of the uppermost portion of the plug 10, and to suppress the growth into a large void even if a minute void is formed when the embedded wiring 14 is formed. The embedded wiring 14 and the connection hole 16a
In the contact portion, the width of the top of the embedded wiring 14 is made larger than the diameter of the bottom of the connection hole 16a, and the bottom of the side wall of the connection hole 16a is brought into contact with the top of the embedded wiring 14 so that the embedding is performed. Insufficient coverage of the barrier conductor film 17a at the time of forming the wiring 17 and generation of minute voids at the bottom of the connection hole 16a can be suppressed. Further, the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment is combined with the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment or the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment. It is possible to more effectively reduce the conduction failure than in the first and second embodiments, and to improve the yield and reliability of the semiconductor integrated circuit device.

【0053】[0053]

【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.

【0054】(1)配線溝の底部にプラグが突出した形
状になることを防ぎ、配線溝内でのバリアメタルのカバ
レージ不足や、導電性膜の成膜時の微小なボイドの発生
を抑制できる。
(1) It is possible to prevent the plug from protruding from the bottom of the wiring groove and to suppress insufficient coverage of the barrier metal in the wiring groove and generation of minute voids when forming the conductive film. .

【0055】(2)配線溝底部にプラグが突出した場合
でも突出の仕方を緩和し、プラグの最上部の全周にわた
って微小な凹部が形成されるのを防ぎ、導電成膜成膜時
に微小なボイドができても大きなボイドへの成長を抑制
できる。
(2) Even if the plug protrudes at the bottom of the wiring groove, the way of protruding is eased to prevent the formation of a minute concave portion over the entire periphery of the uppermost portion of the plug. Even if voids are formed, growth into large voids can be suppressed.

【0056】(3)プラグと配線溝との接続部において
ボイドの発生を抑制し、導通不良を低減し、半導体集積
回路装置の歩留まりと信頼性とを向上できる。
(3) The occurrence of voids at the connection between the plug and the wiring groove can be suppressed, conduction defects can be reduced, and the yield and reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

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

【図1】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要部断面図である。
FIG. 1 is a fragmentary 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2】図1に続く半導体集積回路装置の製造工程中の
要部断面図である。
FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following that of FIG. 1;

【図3】図2に続く半導体集積回路装置の製造工程中の
要部断面図である。
3 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following that of FIG. 2;

【図4】微小な凹部およびボイドの発生を説明する要部
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part for explaining generation of minute concave portions and voids.

【図5】図3に続く半導体集積回路装置の製造工程中の
要部断面図である。
5 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following that of FIG. 3;

【図6】図5に続く半導体集積回路装置の製造工程中の
要部断面図である。
6 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following that of FIG. 5;

【図7】図6に続く半導体集積回路装置の製造工程中の
要部断面図である。
7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following that of FIG. 6;

【図8】図7に続く半導体集積回路装置の製造工程中の
要部断面図である。
8 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following that of FIG. 7;

【図9】図8に続く半導体集積回路装置の製造工程中の
要部断面図である。
9 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following that of FIG. 8;

【図10】図9に続く半導体集積回路装置の製造工程中
の要部断面図である。
10 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following that of FIG. 9;

【図11】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要部断面図である。
FIG. 11 is an essential part cross sectional view showing an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of Embodiment 2 in the order of steps;

【図12】図11に続く半導体集積回路装置の製造工程
中の要部断面図である。
12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following that of FIG. 11;

【図13】実施の形態3の半導体集積回路装置のプラグ
と埋込配線の接続部を示した要部断面図である。
FIG. 13 is an essential part cross sectional view showing a connection part between a plug and an embedded wiring of the semiconductor integrated circuit device of the third embodiment;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 フィールド絶縁膜 3 pウェル 4 ゲート絶縁膜 5 ゲート電極 6a キャップ絶縁膜 6b サイドウォールスペーサ 7 半導体領域 8 絶縁膜 8a 絶縁膜 9 接続孔 10 プラグ 10a バリア導体膜 10b 導体膜 11 エッチストッパ膜 12 絶縁膜 12a 絶縁膜 13 配線溝 14 埋込配線 14a バリア導体膜 14b 導電性膜 15 絶縁膜 15a バリア絶縁膜 15b 絶縁膜 15c 絶縁膜 15d 絶縁膜 15e 絶縁膜 16a 接続孔 16b 配線溝 17 埋込配線 17a バリア導体膜 17b 導電性膜 100 凹部 101 ボイド Qn nチャネル型MISFET Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 field insulating film 3 p well 4 gate insulating film 5 gate electrode 6a cap insulating film 6b sidewall spacer 7 semiconductor region 8 insulating film 8a insulating film 9 connecting hole 10 plug 10a barrier conductive film 10b conductive film 11 etch stopper film REFERENCE SIGNS LIST 12 insulating film 12 a insulating film 13 wiring groove 14 buried wiring 14 a barrier conductor film 14 b conductive film 15 insulating film 15 a barrier insulating film 15 b insulating film 15 c insulating film 15 d insulating film 15 e insulating film 16 a connection hole 16 b wiring groove 17 embedded wiring 17a barrier conductor film 17b conductive film 100 recess 101 void Qn n-channel MISFET

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 HH04 HH11 HH21 HH26 HH27 HH28 HH29 HH30 HH32 JJ19 JJ33 KK01 KK11 KK21 KK32 MM01 MM02 MM07 MM12 MM13 PP15 PP16 PP19 PP26 QQ09 QQ10 QQ16 QQ23 QQ37 QQ48 QQ73 QQ75 RR04 RR06 RR09 RR11 SS11 SS15 TT02 VV06 XX02 XX09 XX13 XX14 XX23 XX27 XX28  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) SS15 TT02 VV06 XX02 XX09 XX13 XX14 XX23 XX27 XX28

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)半導体基板の主面上に第1の絶縁
膜を堆積し、前記第1の絶縁膜をエッチングして接続孔
等の凹パターンを形成する工程、(b)前記接続孔の内
部を含む前記絶縁膜の表面に、前記接続孔等の凹パター
ンを埋め込む第1の導電性膜を堆積する工程、(c)前
記接続孔の外部の前記第1の導電性膜を除去して、前記
接続孔等の凹パターン内に前記第1の導電性膜を残すこ
とによりプラグまたは配線を形成する工程、(d)前記
第1の絶縁膜および前記プラグまたは配線の表面に第2
の絶縁膜を堆積する工程、(e)前記第2の絶縁膜をエ
ッチングし、前記プラグまたは配線の上部の前記第2の
絶縁膜に配線溝等の凹パターンを形成する工程、(f)
前記配線溝等の凹パターンの内部を含む前記第2の絶縁
膜の表面に、バリア導体膜を堆積する工程、(g)前記
配線溝等の凹パターンの内部を含む前記バリア導体膜の
表面に、前記配線溝を埋め込む第2の導電性膜を堆積す
る工程、(h)前記配線溝等の凹パターンの外部の前記
第2の導電性膜および前記バリア導体膜を化学的および
機械的に研磨して、前記配線溝等の凹パターン内に前記
バリア導体膜および前記第2の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) depositing a first insulating film on a main surface of a semiconductor substrate and etching the first insulating film to form a concave pattern such as a connection hole; Depositing a first conductive film for embedding a concave pattern such as the connection hole on the surface of the insulating film including the inside of the hole; (c) removing the first conductive film outside the connection hole Forming a plug or a wiring by leaving the first conductive film in the concave pattern such as the connection hole, and (d) forming a second insulating film and a second surface on the plug or the wiring.
(E) etching the second insulating film to form a concave pattern such as a wiring groove in the second insulating film above the plug or the wiring, and (f).
Depositing a barrier conductor film on the surface of the second insulating film including the inside of the concave pattern such as the wiring groove; and (g) forming a barrier conductor film on the surface of the barrier conductor film including the inside of the concave pattern such as the wiring groove. Depositing a second conductive film filling the wiring groove, and (h) chemically and mechanically polishing the second conductive film and the barrier conductive film outside the concave pattern such as the wiring groove. Forming a wiring by leaving the barrier conductive film and the second conductive film in the concave pattern such as the wiring groove.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記第2の絶縁膜が単層膜もしくは積
層膜であった場合、少なくともその第2の絶縁膜の最下
層のエッチングレートが前記第1の導電性膜とほぼ同じ
エッチングレート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。
2. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein when the second insulating film is a single-layer film or a laminated film, at least a lowermost layer of the second insulating film. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein an etching rate is substantially the same as that of the first conductive film.
【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、前記第1の絶縁膜が単層膜も
しくは積層膜であった場合、少なくともその第1の絶縁
膜の最上層のエッチングレートが前記プラグ等を形成す
る第1の導電性膜とほぼ同じエッチングレートであるこ
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 when the first insulating film is a single-layer film or a laminated film, at least the first insulating film has A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein an etching rate of an upper layer is substantially the same as an etching rate of a first conductive film forming the plug and the like.
【請求項4】 請求項1〜3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、前記第1の絶縁
膜および第2の絶縁膜が単層膜もしくは積層膜であった
場合、少なくともその第1の絶縁膜の最上層のエッチン
グレートが前記第2の絶縁膜のエッチングレートよりも
遅い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 first insulating film and said second insulating film are a single-layer film or a stacked film. Wherein the etching rate of at least the uppermost layer of the first insulating film is lower than the etching rate of the second insulating film.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記配線溝の前
記プラグが接する部分での幅が前記プラグの上端の直径
よりも小さい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 of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a width of said wiring groove at a portion where said plug contacts said plug is larger than a diameter of an upper end of said plug. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the method is small.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記第1の絶縁
膜、前記第2の絶縁膜および前記第1の導電性膜のエッ
チングレートは、エッチングガスを選択することによっ
て制御す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 1, wherein said first insulating film, said second insulating film, and said first conductive film are provided. Wherein the etching rate is controlled by selecting an etching gas.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012164942A (en) * 2011-02-09 2012-08-30 Canon Inc Semiconductor device manufacturing method and solid state image pickup device manufacturing method
CN111463224A (en) * 2015-12-15 2020-07-28 台湾积体电路制造股份有限公司 Semiconductor device having acid resistant layer and method of forming the same

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