JP2001267318A - Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device

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JP2001267318A
JP2001267318A JP2000072785A JP2000072785A JP2001267318A JP 2001267318 A JP2001267318 A JP 2001267318A JP 2000072785 A JP2000072785 A JP 2000072785A JP 2000072785 A JP2000072785 A JP 2000072785A JP 2001267318 A JP2001267318 A JP 2001267318A
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JP
Japan
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wiring
film
silicon oxide
forming
oxide film
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JP2000072785A
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Jun Motosawa
純 本澤
Kazutaka Mori
和孝 森
Hideo Aoki
英雄 青木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for reducing dishing quantity on metallic wiring and securing its planarity. SOLUTION: A first mask pattern Fra is formed of a photoresist film in a region except for a wiring region on a silicon oxide film 15 and a second mask pattern FRb into an almost rectangular shape is formed in a wiring region 3Mb. The silicon oxide film is etched with the patterns as masks. Poles 15b, constituted of the silicon oxide films, are formed in the wiring region, and a Cu film 16 is formed. Then, the Cu film 16 is ground until the silicon oxide films 15a and 15b are exposed, so that a metal wiring is formed.

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、化学機械的研磨(Chemical
Mechanical Polishing;CMP)法を用いた埋め込み金
属配線の形成に適用して有効な技術に関する。
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 chemical mechanical polishing.
The present invention relates to a technique which is effective when applied to formation of a buried metal wiring using a mechanical polishing (CMP) method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、LSIの高集積化、高性能化に伴
う新たな微細加工技術として、化学機械的研磨(CM
P)法の導入が進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, a chemical mechanical polishing (CM) has been proposed as a new fine processing technology accompanying high integration and high performance of LSI.
P) method is being introduced.

【0003】一方、微細化に伴って、従来のAl(アル
ミニウム)配線の抵抗の増大が問題となっており、Al
よりも電気抵抗が低いCu(銅)配線の導入が進められ
ている。
On the other hand, with miniaturization, an increase in resistance of conventional Al (aluminum) wiring has become a problem.
Introduction of Cu (copper) wiring having a lower electric resistance than that of copper wiring has been promoted.

【0004】例えば、シリコン基板上に堆積した絶縁膜
に配線溝を形成し、Cu膜を堆積した後、溝の外部の不
要なCu膜をCMP法で除去することにより、溝内部に
Cuを埋め込み、Cu配線とする。いわゆるダマシン
(Damascene)法によるCu配線の形成である。
For example, after a wiring groove is formed in an insulating film deposited on a silicon substrate and a Cu film is deposited, an unnecessary Cu film outside the groove is removed by a CMP method to bury Cu inside the groove. , Cu wiring. This is the formation of a Cu wiring by a so-called Damascene method.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述のようなCu配線
の形成方法においては、溝の外部の不要なCu膜をCM
P法で除去する際、下地段差に起因する絶縁膜表面の窪
みに金属膜の一部が残存する。この金属残さは、埋め込
み配線間の短絡の原因となるため、オーバー研磨を行っ
て除去する必要がある。
In the above-described method for forming a Cu wiring, an unnecessary Cu film outside the trench is removed by CM.
When the metal film is removed by the P method, a part of the metal film remains in a depression on the surface of the insulating film due to the step of the base. Since this metal residue causes a short circuit between the embedded wirings, it is necessary to remove it by overpolishing.

【0006】しかしながら、このオーバー研磨を行う
と、埋め込み配線の表面中央部分が周辺部よりも過剰に
研磨されて後退する現象(ディッシング)が発生する。
このような現象が生じると、平坦性を確保することが困
難となり、以降の工程に影響を与える。また、埋め込み
配線の断面積が小さくなるために、配線抵抗が増大す
る。
However, when this overpolishing is performed, a phenomenon (dishing) occurs in which the central portion of the surface of the embedded wiring is polished more excessively than the peripheral portion and recedes.
When such a phenomenon occurs, it becomes difficult to secure flatness, which affects subsequent steps. Further, since the cross-sectional area of the embedded wiring is reduced, the wiring resistance is increased.

【0007】本発明の目的は、埋め込み配線の内部にス
リットや島と呼ばれる絶縁膜より成る柱を設けることに
より、ディッシング量を減少させ、平坦性を確保できる
技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the amount of dishing and securing flatness by providing a pillar made of an insulating film called a slit or an island inside a buried wiring.

【0008】また、本発明の他の目的は、ディッシング
量を減少させ、配線抵抗の増加を防止する技術を提供す
ることにある。
Another object of the present invention is to provide a technique for reducing a dishing amount and preventing an increase in wiring resistance.

【0009】本発明の前記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 objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
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.

【0011】本発明の半導体集積回路装置の製造方法
は、(a)半導体基板の主面上に素子を形成する工程
と、(b)前記素子上に絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記絶縁膜上の配線形成領域を除く領域に第1の
マスクパターンを形成し、前記配線形成領域内に第2の
マスクパターンを形成する工程と、(d)前記第1およ
び第2のマスクパターンをマスクに前記絶縁膜をエッチ
ングすることにより前記配線形成領域内に前記絶縁膜よ
り成る柱を形成する工程と、(e)前記第1および第2
のマスクパターンを除去する工程と、(f)前記絶縁膜
および前記配線形成領域上に金属層を形成する工程と、
(g)前記絶縁膜が露出するまで前記金属層を化学機械
的に研磨する工程と、を有する。
The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes: (a) forming an element on a main surface of a semiconductor substrate; and (b) forming an insulating film on the element.
(C) forming a first mask pattern in a region other than the wiring formation region on the insulating film, and forming a second mask pattern in the wiring formation region; and (d) forming the first and second mask patterns. Forming a column made of the insulating film in the wiring formation region by etching the insulating film using the mask pattern as a mask; and (e) forming the first and second columns.
(F) forming a metal layer on the insulating film and the wiring formation region;
(G) chemically and mechanically polishing the metal layer until the insulating film is exposed.

【0012】上記手段によれば、配線形成領域内に前記
絶縁膜より成る柱を形成した後、その上部に金属層を形
成し、化学機械的に研磨するので、見かけ上の金属配線
幅が小さくなり、金属層の研磨工程におけるディッシン
グ量を低減することができる。
According to the above means, after forming the pillar made of the insulating film in the wiring forming region, a metal layer is formed thereon and polished chemically and mechanically, so that the apparent metal wiring width is small. Thus, the dishing amount in the polishing step of the metal layer can be reduced.

【0013】[0013]

【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.

【0014】(実施の形態1)図1は、実施の形態1で
ある半導体集積回路装置の金属配線の形状を示す平面図
である。図1は、太幅配線16aと通常配線16bが平
行に形成された状態を示す。これら太幅配線16aと通
常配線16bとの間には、酸化シリコン膜15aが形成
されている。さらに、太幅配線16a内には、酸化シリ
コン膜よりなる柱15b(以下酸化シリコン柱という)
の表面が露出している。
(First Embodiment) FIG. 1 is a plan view showing a shape of a metal wiring of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment. FIG. 1 shows a state in which the wide wiring 16a and the normal wiring 16b are formed in parallel. A silicon oxide film 15a is formed between the wide wiring 16a and the normal wiring 16b. Further, a pillar 15b (hereinafter, referred to as a silicon oxide pillar) made of a silicon oxide film is provided in the wide wiring 16a.
The surface of is exposed.

【0015】この太幅配線16aと通常配線16bおよ
びこれらの配線の下層状態を、図2および図3を用いて
説明する。図2(a)は、図1のA−A断面図、(b)
は、図1のB−B断面図、図3は、図1のC−C断面図
である。図2(b)に示すように、太幅配線16aと通
常配線16bは、酸化シリコン膜15aの内部に埋め込
まれており、図2(a)および図3に示すように、太幅
配線16a内には、略四角柱状の酸化シリコン柱15b
が形成されている。なお、1はシリコン基板、14は絶
縁膜を示し、後述するように、シリコン基板1の主表面
には半導体素子が形成され、絶縁膜14内には、これら
半導体素子と太幅配線16aもしくは通常配線16b等
とを接続する配線やプラグが形成されている。
The wide wiring 16a, the normal wiring 16b, and the lower layers of these wirings will be described with reference to FIGS. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG.
1 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line CC of FIG. As shown in FIG. 2B, the wide wiring 16a and the normal wiring 16b are buried inside the silicon oxide film 15a, and as shown in FIGS. Has a substantially square pillar-shaped silicon oxide pillar 15b
Are formed. Reference numeral 1 denotes a silicon substrate, and 14 denotes an insulating film. As will be described later, a semiconductor element is formed on the main surface of the silicon substrate 1. Wirings and plugs for connecting to the wiring 16b and the like are formed.

【0016】次に、図4を参照しながら、前記太幅配線
16aと通常配線16bが形成されるまでの製造工程を
説明する。まず、図4(a)に示すように、絶縁膜14
が形成されたシリコン基板1を準備する。
Next, with reference to FIG. 4, a description will be given of a manufacturing process until the wide wiring 16a and the normal wiring 16b are formed. First, as shown in FIG.
The silicon substrate 1 on which is formed is prepared.

【0017】なお、図4(a)には図示していないが、
このシリコン基板1の主表面には、メモリやマイコンを
構成するMISFET(Metal Insulator Semiconducto
r Field Effect Transistor)等の半導体素子(素子)
が形成されており、複数の金属配線やプラグを介して前
記太幅配線16aもしくは通常配線16b等に接続され
ている。
Although not shown in FIG. 4A,
On the main surface of the silicon substrate 1, a MISFET (Metal Insulator Semiconductor) constituting a memory or a microcomputer is provided.
r Field Effect Transistor) and other semiconductor devices (devices)
Are connected to the wide wiring 16a or the normal wiring 16b via a plurality of metal wirings and plugs.

【0018】図10にその一例を示す。図10に示すよ
うに、拡散層2が形成されたシリコン基板1のアクティ
ブ領域、即ち、フィールド酸化膜3が形成されていない
領域に、通常のMOSデバイスプロセスにより、MIS
FETQを形成する。このMISFETQ上に酸化シリ
コン膜4を形成した後、MISFETQのソース、ドレ
イン領域上の酸化シリコン膜4を除去し、コンタクトホ
ール5を形成する。さらに、このコンタクトホール5お
よび酸化シリコン膜4上に、スパッタ法によりW(タン
グステン)膜6を堆積した後、ドライエッチングにより
W膜6をパターンニングし、W膜6より成る第1層配線
を形成する。
FIG. 10 shows an example. As shown in FIG. 10, the active region of the silicon substrate 1 where the diffusion layer 2 is formed, that is, the region where the field oxide film 3 is not formed, is subjected to the MIS by a normal MOS device process.
The FET Q is formed. After the silicon oxide film 4 is formed on the MISFETQ, the silicon oxide film 4 on the source and drain regions of the MISFETQ is removed, and a contact hole 5 is formed. Further, after a W (tungsten) film 6 is deposited on the contact hole 5 and the silicon oxide film 4 by a sputtering method, the W film 6 is patterned by dry etching to form a first layer wiring made of the W film 6. I do.

【0019】さらに、W膜6上に酸化シリコン膜7を形
成し、W膜6上にコンタクトホール8を形成した後、C
u膜9をスパッタ法によりコンタクトホール8および酸
化シリコン膜7上に形成し、CMP法で研磨することに
よりコンタクトホール8内にCu膜9より成るプラグを
形成する。次に、Cu膜9(プラグ)および酸化シリコ
ン膜7上に酸化シリコン膜10を形成し、第2層配線形
成領域の酸化シリコン膜10をエッチングにより除去す
る。このエッチングにより生じた開口部および酸化シリ
コン膜10上にCu膜11を形成し、CMP法で研磨す
ることにより開口部内にCu膜11より成る第2層配線
を形成する。
Further, a silicon oxide film 7 is formed on the W film 6, a contact hole 8 is formed on the W film 6,
A u film 9 is formed on the contact hole 8 and the silicon oxide film 7 by a sputtering method, and is polished by a CMP method to form a plug made of a Cu film 9 in the contact hole 8. Next, a silicon oxide film 10 is formed on the Cu film 9 (plug) and the silicon oxide film 7, and the silicon oxide film 10 in the second-layer wiring formation region is removed by etching. A Cu film 11 is formed on the opening formed by the etching and on the silicon oxide film 10 and polished by a CMP method to form a second-layer wiring made of the Cu film 11 in the opening.

【0020】さらに、Cu膜11上に酸化シリコン膜1
2を形成し、Cu膜11上にコンタクトホールを形成し
た後、Cu膜13をスパッタ法によりコンタクトホール
および酸化シリコン膜12上に形成し、CMP法で研磨
することによりコンタクトホール内にCu膜13より成
るプラグを形成するなお、Cu膜9より成るプラグを形
成後、第2層配線となるCu膜10を形成する(シング
ルダマシン)の他、コンタクトホール8および前記開口
部を形成した後、Cu膜をコンタクトホール8および前
記開口部内に形成する、いわゆるデュアルダマシンによ
り第2層配線を形成することも可能である。また、第1
層配線をW膜としたが、第2層配線と同様にCu膜とし
てもよい。
Further, the silicon oxide film 1 is formed on the Cu film 11.
After forming a contact hole on the Cu film 11, a Cu film 13 is formed on the contact hole and the silicon oxide film 12 by a sputtering method, and polished by a CMP method to form a Cu film 13 in the contact hole. In addition to forming a plug made of a Cu film 9 and then forming a Cu film 10 serving as a second layer wiring (single damascene), forming a contact hole 8 and the opening, It is also possible to form the second layer wiring by so-called dual damascene in which a film is formed in the contact hole 8 and the opening. Also, the first
Although the layer wiring is a W film, it may be a Cu film like the second layer wiring.

【0021】従って、図4の絶縁膜14は、上述のよう
な酸化シリコン膜4、7、10、12を含み、また、絶
縁膜14の表面には、第3層配線との接続のための埋め
込みプラグ(例えば、図10のCu膜13より成る埋め
込みプラグ)等が露出している。
Therefore, the insulating film 14 shown in FIG. 4 includes the silicon oxide films 4, 7, 10, and 12 as described above, and has a surface on the surface of the insulating film 14 for connection with the third layer wiring. An embedded plug (for example, an embedded plug made of the Cu film 13 in FIG. 10) and the like are exposed.

【0022】次に、図4(b)に示すように、絶縁膜1
4上に、酸化シリコン膜15(絶縁膜)を形成し、次い
で、酸化シリコン膜15上にフォトレジスト膜FRを形
成する。次に、第3層配線形成領域(3Ma、3Mb)
のフォトレジスト膜FRを除去し、第3層配線形成領域
(3Ma、3Mb)が開口されたフォトレジスト膜FR
a(第1のマスクパターン)を形成する。この際、第3
層配線形成領域(3Ma、3Mb)のフォトレジスト膜
FRをすべて除去せず、第3層配線形成領域のうち太幅
配線形成領域3Mb内に、略長方形状の複数のパターン
FRb(第2のマスクパターン)を残存させる(図4
(c))。その後、次いでフォトレジスト膜FRaおよ
びFRbをマスクに酸化シリコン膜15をエッチング
し、フォトレジスト膜FRaおよびFRb除去する。こ
の結果、第3層配線形成領域のうち太幅配線形成領域3
Mb内には、略四角柱状の酸化シリコン柱15b(絶縁
膜より成る柱)が形成される。
Next, as shown in FIG.
4, a silicon oxide film 15 (insulating film) is formed, and then a photoresist film FR is formed on the silicon oxide film 15. Next, a third-layer wiring formation region (3Ma, 3Mb)
Is removed, and the third-layer wiring formation region (3Ma, 3Mb) is opened.
a (first mask pattern) is formed. At this time, the third
Without removing all the photoresist film FR in the layer wiring formation region (3Ma, 3Mb), a plurality of substantially rectangular patterns FRb (the second mask Pattern) (Fig. 4)
(C)). Thereafter, using the photoresist films FRa and FRb as a mask, the silicon oxide film 15 is etched to remove the photoresist films FRa and FRb. As a result, of the third-layer wiring formation region, the wide wiring formation region 3
A substantially square pillar-shaped silicon oxide pillar 15b (a pillar made of an insulating film) is formed in Mb.

【0023】次に、酸化シリコン柱15b上を含む第3
層配線形成領域(3Ma、3Mb)および酸化シリコン
膜15a上にCu膜16(金属層)を形成する(図4
(d))。
Next, the third portion including the silicon oxide pillar 15b
A Cu film 16 (metal layer) is formed on the layer wiring formation region (3Ma, 3Mb) and the silicon oxide film 15a (FIG. 4).
(D)).

【0024】その後、CMP法によりCu膜16を酸化
シリコン柱15bおよび酸化シリコン膜15aが露出す
るまで研磨し、酸化シリコン膜15a内にCu膜16
(第3層配線)を埋め込み、配線(16a,16b)を
形成する(図1〜図3参照)。
Thereafter, the Cu film 16 is polished by the CMP method until the silicon oxide pillars 15b and the silicon oxide film 15a are exposed, and the Cu film 16 is formed in the silicon oxide film 15a.
The wiring (16a, 16b) is formed by embedding (third layer wiring) (see FIGS. 1 to 3).

【0025】このように、本実施の形態によれば、第3
層配線形成領域のうち太幅配線形成領域3Mb内に、酸
化シリコン柱15bを形成した後、酸化シリコン柱15
b上にCu膜16aを形成し、CMP法によりCu膜1
6を研磨することにより第3層配線を形成することとし
たので、Cu膜16aのディッシング量を減少させ、平
坦性を確保できる。
As described above, according to the present embodiment, the third
After the silicon oxide pillar 15b is formed in the wide wiring formation area 3Mb in the layer wiring formation area, the silicon oxide pillar 15b is formed.
b, a Cu film 16a is formed, and the Cu film 1 is formed by the CMP method.
Since the third layer wiring is formed by polishing the substrate 6, the dishing amount of the Cu film 16a can be reduced, and the flatness can be ensured.

【0026】即ち、Cu膜16形成後の断面形状を詳細
に説明すれば、図5(a)に示すように、太幅配線形成
領域3Mb内には、複数の酸化シリコン柱15bが形成
されているため、見かけ状の配線幅が狭くなり、ディッ
シング量が減少する。これに対し、図5(b)に示すよ
うに、酸化シリコン膜55の太幅配線形成領域に酸化シ
リコン柱を形成しない場合には、第3層配線56aおよ
び56bのうち太幅配線56aの中央が窪むディッシン
グ現象が生じ、配線の断面積が減少することによる配線
抵抗の増加をもたらす。また、ディッシング現象により
平坦性を損なう。一方、かかるディッシング量を少なく
するためには、CMP法による研磨量を微妙にコントロ
ールする必要が生ずる。
More specifically, the cross-sectional shape after the Cu film 16 is formed will be described in detail. As shown in FIG. 5A, a plurality of silicon oxide pillars 15b are formed in the wide wiring forming region 3Mb. Therefore, the apparent wiring width is reduced, and the dishing amount is reduced. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the silicon oxide pillar is not formed in the wide wiring forming region of the silicon oxide film 55, the center of the wide wiring 56a among the third layer wirings 56a and 56b is formed. A dishing phenomenon occurs in which the wiring cross section is reduced, which leads to an increase in wiring resistance. In addition, the dishing phenomenon impairs flatness. On the other hand, in order to reduce the dishing amount, it is necessary to finely control the polishing amount by the CMP method.

【0027】従って、本実施の形態のようにCu膜16
aのディッシング量を減少させることができれば、ディ
ッシングによる配線抵抗の増加を防止することができ
る。また、平坦性を向上させることができる。さらに
は、研磨量の制御の必要性が緩和され、プロセスマージ
ンを拡大することができる。
Accordingly, as in the present embodiment, the Cu film 16
If the dishing amount a can be reduced, it is possible to prevent an increase in wiring resistance due to dishing. Further, flatness can be improved. Further, the necessity of controlling the polishing amount is reduced, and the process margin can be increased.

【0028】なお、本実施の形態においては、酸化シリ
コン柱15bを設ける配線層を第3層配線としたが、他
の層の配線に酸化シリコン柱15bを設けてもよい。ま
た、酸化シリコン柱15bを設ける配線層は1層に限ら
れず、複数層の配線に設けても良い。
In this embodiment, the wiring layer on which the silicon oxide pillars 15b are provided is the third-layer wiring, but the silicon oxide pillars 15b may be provided on wirings of other layers. The wiring layer on which the silicon oxide pillars 15b are provided is not limited to one layer, and may be provided on a plurality of wiring layers.

【0029】特に、最上層およびその下層に設けられる
電源配線は、通常配線幅が4μm以上と太幅であるた
め、本実施の形態を適用すれば効果的である。なお、電
源配線に限られず、配線幅が1μm以上の配線において
は、本実施の形態を適用することが望ましい。
In particular, since the power supply wiring provided in the uppermost layer and the lower layer has a large wiring width of usually 4 μm or more, it is effective to apply this embodiment. Note that this embodiment is desirably applied to a wiring having a wiring width of 1 μm or more without being limited to the power supply wiring.

【0030】また、酸化シリコン柱15bの大きさおよ
びその個数については、酸化シリコン柱による抵抗増大
が障害にならない範囲で適宜設定すればよい。また、そ
の配置方法については、配線幅および配線長さを考慮
し、配線の長さ方向に略等間隔に形成すれば効果的であ
る。さらに、酸化シリコン柱15bの形状は、図1に示
すようなその上面が略長方形状のもののみならず、以下
に説明する上面が略正方形状のものでもよい。
The size and the number of the silicon oxide pillars 15b may be appropriately set within a range that does not hinder the resistance increase due to the silicon oxide pillars. In addition, it is effective to form the wiring at substantially equal intervals in the wiring length direction in consideration of the wiring width and the wiring length. Further, the shape of the silicon oxide pillar 15b is not limited to a shape having a substantially rectangular upper surface as shown in FIG. 1, but may be a shape having a substantially square upper surface described below.

【0031】(実施の形態2)図6は、実施の形態2で
ある半導体集積回路装置の金属配線の形状を示す平面図
である。図6は、太幅配線26aと通常配線16bが平
行に形成された状態を示す。これら太幅配線26aと通
常配線16bとの間には、酸化シリコン膜15aが形成
されている。さらに、太幅配線26a内には、酸化シリ
コン膜よりなる柱25b(以下酸化シリコン柱25bと
いう)の表面が露出している。
(Embodiment 2) FIG. 6 is a plan view showing the shape of metal wiring of a semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 2. FIG. 6 shows a state in which the wide wiring 26a and the normal wiring 16b are formed in parallel. A silicon oxide film 15a is formed between the wide wiring 26a and the normal wiring 16b. Further, the surface of a pillar 25b (hereinafter referred to as a silicon oxide pillar 25b) made of a silicon oxide film is exposed in the wide wiring 26a.

【0032】この太幅配線26aと通常配線16b、お
よびこれらの配線の下層状態を図7および図8を用いて
説明する。図7(a)は、図6のA−A断面図、(b)
は、図6のB−B断面図、図8は、図6のC−C断面図
である。図7(b)に示すように、太幅配線26aと通
常配線16bは、酸化シリコン膜15aの内部に埋め込
まれており、図7(a)および図8に示すように、太幅
配線26a内には、略正四角柱状の酸化シリコン柱25
bが形成されている。なお、1はシリコン基板、14は
絶縁膜を示し、実施の形態1で説明したように、シリコ
ン基板1の主表面には半導体素子が形成され、絶縁膜1
4内には、これら半導体素子と太幅配線26aもしくは
通常配線16b等とを接続する配線やプラグが形成され
ている。
The wide wiring 26a, the normal wiring 16b, and the lower layers of these wirings will be described with reference to FIGS. FIG. 7A is a sectional view taken along the line AA in FIG. 6, and FIG.
6 is a sectional view taken along line BB of FIG. 6, and FIG. 8 is a sectional view taken along line CC of FIG. As shown in FIG. 7B, the wide wiring 26a and the normal wiring 16b are buried in the silicon oxide film 15a, and as shown in FIGS. Has a substantially square pillar-shaped silicon oxide pillar 25
b is formed. Reference numeral 1 denotes a silicon substrate, and 14 denotes an insulating film. As described in the first embodiment, a semiconductor element is formed on the main surface of the silicon substrate 1 and the insulating film 1 is formed.
In 4, wirings and plugs for connecting these semiconductor elements to the wide wiring 26 a or the normal wiring 16 b are formed.

【0033】なお、前記太幅配線26aと通常配線16
bが形成されるまでの製造工程は、実施の形態1中の複
数のパターンFRb(第2のマスクパターン)の形状が
略正方形であること以外は実施の形態1と同様であるた
め省略する。
The wide wiring 26a and the normal wiring 16
The manufacturing process until b is formed is the same as that of the first embodiment except that the shape of the plurality of patterns FRb (the second mask pattern) in the first embodiment is substantially square, and thus the description is omitted.

【0034】このように、本実施の形態によっても、実
施の形態1の場合と同様に、酸化シリコン柱25bを形
成した後、酸化シリコン柱25b上にCu膜を形成し、
CMP法によりCu膜を研磨することにより第3層配線
(26a、16b)を形成することとしたのでCu膜2
6aのディッシング量を減少させ、平坦性を確保でき
る。また、ディッシングによる配線抵抗の増加を防止す
ることができ、プロセスマージンを拡大することができ
る。
As described above, according to the present embodiment, similarly to the first embodiment, after forming the silicon oxide pillar 25b, a Cu film is formed on the silicon oxide pillar 25b.
The third layer wirings (26a, 16b) were formed by polishing the Cu film by the CMP method.
The dishing amount of 6a can be reduced and flatness can be ensured. Further, an increase in wiring resistance due to dishing can be prevented, and a process margin can be increased.

【0035】また、実施の形態1および2では、太幅配
線形成領域のみに、酸化シリコン柱(15b、25b)
を形成したが、図9に示すように酸化シリコン柱25b
を太幅配線(36a)形成領域のみならず、通常配線
(36b)形成領域にも設けることができる。このよう
に通常配線形成領域にも太幅配線形成領域と同様の酸化
シリコン柱を設けることとすれば、マスク時のDA演算
処理を簡易化することができる。
In the first and second embodiments, only the silicon oxide pillars (15b, 25b)
Was formed, but as shown in FIG.
Can be provided not only in the region where the wide wiring (36a) is formed, but also in the region where the normal wiring (36b) is formed. By providing the same silicon oxide pillar in the normal wiring forming area as in the wide wiring forming area, the DA operation processing at the time of masking can be simplified.

【0036】(実施の形態3)以上の実施の形態におい
ては、配線形成領域に酸化シリコン柱を形成し、Cu膜
からなる配線のディッシング量を減少させたが、図11
〜図13に示すように、シリコン基板1の素子分離領域
Fにシリコン基板よりなる柱(以下シリコン柱という)
31bを形成し、素子分離領域Fに埋め込まれる酸化シ
リコン膜33のディッシング量を減少させることもでき
る。
(Embodiment 3) In the above embodiment, a silicon oxide pillar is formed in a wiring forming region to reduce the dishing amount of a wiring made of a Cu film.
As shown in FIG. 13, a pillar made of a silicon substrate (hereinafter referred to as a silicon pillar) is formed in the element isolation region F of the silicon substrate 1.
31b, the dishing amount of the silicon oxide film 33 buried in the element isolation region F can be reduced.

【0037】図11は、実施の形態3である半導体集積
回路装置の素子分離領域(33)の形状を示す平面図で
ある。図12(a)は、図11のA−A断面図、(b)
は、図11のB−B断面図である。また、図13は、図
11のC−C断面図である。
FIG. 11 is a plan view showing the shape of the element isolation region (33) of the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment. FIG. 12A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 11, and FIG.
FIG. 12 is a sectional view taken along line BB of FIG. 11. FIG. 13 is a sectional view taken along the line CC of FIG.

【0038】図11は、シリコン基板1上に複数の素子
形成領域A1〜A4が形成された状態を示す。これら素
子形成領域(A1〜A4)間には、酸化シリコン膜33
(素子分離領域F)が形成されている。さらに、素子分
離領域F内には、シリコン柱31bの表面が露出してい
る。
FIG. 11 shows a state in which a plurality of element formation regions A1 to A4 are formed on the silicon substrate 1. A silicon oxide film 33 is provided between these element formation regions (A1 to A4).
(Element isolation region F) is formed. Further, the surface of the silicon pillar 31b is exposed in the element isolation region F.

【0039】図12(a)に示すように、図11の素子
形成領域A1〜A4の周囲には、素子分離用の溝が形成
され、その溝内部には、酸化シリコン膜33が埋め込ま
れている。この素子分離用の溝は、シリコン基板1の素
子形成領域(A1〜A4)上に形成されたシリコン窒化
膜をマスクにシリコン基板1をエッチングすることによ
り形成される。また、酸化シリコン膜33は、素子分離
用の溝および素子形成領域A1〜A4上に形成された酸
化シリコン膜33をCMP法により研磨することによっ
て溝内部に埋め込まれる。
As shown in FIG. 12A, a trench for device isolation is formed around the device forming regions A1 to A4 in FIG. 11, and a silicon oxide film 33 is buried in the trench. I have. The trench for element isolation is formed by etching the silicon substrate 1 using the silicon nitride film formed on the element formation regions (A1 to A4) of the silicon substrate 1 as a mask. The silicon oxide film 33 is embedded in the groove by polishing the silicon oxide film 33 formed on the element isolation groove and the element formation regions A1 to A4 by a CMP method.

【0040】しかしながら、図12(b)および図13
に示すように、素子分離領域F内には、略正四角柱状の
シリコン柱1bが形成されているため、素子分離に際し
てはこのシリコン柱31b上に酸化シリコン膜33を形
成し、CMP法により研磨することとなるため、酸化シ
リコン膜33のディッシング量を減少させ、平坦性を確
保することができる。
However, FIGS. 12B and 13
As shown in FIG. 7, since a substantially square pillar-shaped silicon pillar 1b is formed in the element isolation region F, a silicon oxide film 33 is formed on the silicon pillar 31b during element isolation, and is polished by a CMP method. Therefore, the dishing amount of the silicon oxide film 33 can be reduced, and flatness can be ensured.

【0041】また、研磨量の制御の必要性が緩和され、
プロセスマージンを拡大することができる。
Further, the necessity of controlling the polishing amount is reduced,
The process margin can be expanded.

【0042】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say,

【0043】[0043]

【発明の効果】本願におい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、下
記のとおりである。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0044】本発明の半導体集積回路装置の製造方法に
おいては、配線形成領域内に絶縁膜より成る柱を形成し
た後、その上部に金属層を形成し、化学機械的に研磨す
るので、見かけ上の金属配線幅が小さくなり、金属層の
研磨工程におけるディッシング量を低減することができ
る。従って、結果として平坦性を確保することができ
る。また、ディッシングによる配線抵抗の増加を防止す
ることができ、また、プロセスマージンを拡大すること
ができる。
In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, after a column made of an insulating film is formed in a wiring formation region, a metal layer is formed on the column, and the metal layer is polished chemically and mechanically. The metal wiring width can be reduced, and the dishing amount in the polishing step of the metal layer can be reduced. Therefore, as a result, flatness can be ensured. Further, an increase in wiring resistance due to dishing can be prevented, and a process margin can be increased.

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

【図1】本発明の実施の形態1に係る半導体集積回路装
置の金属配線の形状を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a shape of a metal wiring of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)は、図1のA−A断面図、(b)は、図
1のB−B断面図である。
2A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.

【図3】図1のC−C断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line CC of FIG. 1;

【図4】実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方法
を示す基板の要部断面図である。
FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate, illustrating the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment.

【図5】(a)は、配線形成後の断面形状を詳細に説明
するための断面図であり、(b)は、本発明の効果を説
明するための断面図である。
5A is a cross-sectional view for explaining in detail a cross-sectional shape after forming a wiring, and FIG. 5B is a cross-sectional view for explaining an effect of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態2に係る半導体集積回路装
置の金属配線の形状を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a shape of a metal wiring of a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】(a)は、図6のA−A断面図、(b)は、図
6のB−B断面図である。
7A is a sectional view taken along the line AA in FIG. 6, and FIG. 7B is a sectional view taken along the line BB in FIG.

【図8】図6のC−C断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line CC of FIG. 6;

【図9】半導体集積回路装置の通常配線にも酸化シリコ
ン柱を形成した場合の金属配線の形状を示す平面図であ
る。
FIG. 9 is a plan view showing a shape of a metal wiring in a case where a silicon oxide pillar is formed also in a normal wiring of the semiconductor integrated circuit device.

【図10】シリコン基板上に形成されている素子および
配線を説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an element and a wiring formed on a silicon substrate.

【図11】本発明の実施の形態3に係る半導体集積回路
装置の素子分離領域の形状を示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing a shape of an element isolation region of a semiconductor integrated circuit device according to a third embodiment of the present invention.

【図12】(a)は、図11のA−A断面図、(b)
は、図11のB−B断面図である。
12A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 11, FIG.
FIG. 12 is a sectional view taken along line BB of FIG. 11.

【図13】図11のC−C断面図である。FIG. 13 is a sectional view taken along line CC of FIG. 11;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 拡散層 3 フィールド酸化膜 4 酸化シリコン膜 5 コンタクトホール 6 W膜 7 酸化シリコン膜 8 コンタクトホール 9 Cu膜 10 酸化シリコン膜 11 Cu膜 12 酸化シリコン膜 13 Cu膜 14 絶縁膜 15 酸化シリコン膜 15a 酸化シリコン膜 15b 酸化シリコン柱 16 Cu膜 16a 太幅配線 16b 通常配線 FR フォトレジスト膜 FRa フォトレジスト膜 FRb 略長方形状のパターン 3Ma 通常配線形成領域 3Mb 太幅配線形成領域 Q MISFET 26a 太幅配線 25b 酸化シリコン柱 36a 太幅配線 36b 通常配線 31b シリコン柱 33 酸化シリコン膜 A1〜A4 素子形成領域 F 素子分離領域 56a 太幅配線 56b 通常配線 Reference Signs List 1 silicon substrate 2 diffusion layer 3 field oxide film 4 silicon oxide film 5 contact hole 6 W film 7 silicon oxide film 8 contact hole 9 Cu film 10 silicon oxide film 11 Cu film 12 silicon oxide film 13 Cu film 14 insulating film 15 silicon oxide Film 15a Silicon oxide film 15b Silicon oxide pillar 16 Cu film 16a Wide wiring 16b Normal wiring FR Photoresist film FRa Photoresist film FRb Substantially rectangular pattern 3Ma Normal wiring forming area 3Mb Wide wiring forming area Q MISFET 26a Wide wiring 25b Silicon oxide pillar 36a Wide wiring 36b Normal wiring 31b Silicon pillar 33 Silicon oxide film A1 to A4 Element formation area F Element isolation area 56a Wide wiring 56b Normal wiring

フロントページの続き (72)発明者 青木 英雄 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 5F033 HH11 HH19 JJ01 JJ11 JJ19 KK01 KK19 MM01 MM02 MM21 PP15 QQ09 QQ37 QQ48 RR04 TT02 XX01 Continued on the front page (72) Inventor Hideo Aoki 3-16-6 Shinmachi, Ome-shi, Tokyo F-term in the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (Reference) 5F033 HH11 HH19 JJ01 JJ11 JJ19 KK01 KK19 MM01 MM02 MM21 PP15 QQ09 QQ37 QQ48 RR04 TT02 XX01

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)半導体基板の主面上に素子を形成
する工程と、 (b)前記素子上に絶縁膜を形成する工程と、 (c)前記絶縁膜上の配線形成領域を除く領域に第1の
マスクパターンを形成し、前記配線形成領域内に第2の
マスクパターンを形成する工程と、 (d)前記第1および第2のマスクパターンをマスクに
前記絶縁膜をエッチングすることにより前記配線形成領
域内に前記絶縁膜より成る柱を形成する工程と、 (e)前記第1および第2のマスクパターンを除去する
工程と、 (f)前記絶縁膜および前記配線形成領域上に金属層を
形成する工程と、 (g)前記絶縁膜が露出するまで前記金属層を化学機械
的に研磨する工程と、 を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
(A) forming an element on a main surface of a semiconductor substrate; (b) forming an insulating film on the element; and (c) excluding a wiring formation region on the insulating film. Forming a first mask pattern in a region and forming a second mask pattern in the wiring formation region; and (d) etching the insulating film using the first and second mask patterns as a mask. (E) removing the first and second mask patterns in the wiring formation region, (f) removing the first and second mask patterns, and (f) forming the column on the insulation film and the wiring formation region. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: a step of forming a metal layer; and (g) a step of chemically and mechanically polishing the metal layer until the insulating film is exposed.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6917092B2 (en) 2002-07-26 2005-07-12 Oki Electric Industry Co., Ltd. Wiring structure having a slit dummy
US7675175B2 (en) 2004-06-15 2010-03-09 Oki Semiconductor Co., Ltd. Semiconductor device having isolated pockets of insulation in conductive seal ring

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