JP2002009146A - Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device, and semiconductor integrated cuircuit device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device, and semiconductor integrated cuircuit device

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JP2002009146A
JP2002009146A JP2000182761A JP2000182761A JP2002009146A JP 2002009146 A JP2002009146 A JP 2002009146A JP 2000182761 A JP2000182761 A JP 2000182761A JP 2000182761 A JP2000182761 A JP 2000182761A JP 2002009146 A JP2002009146 A JP 2002009146A
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JP
Japan
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wiring
film
insulating film
connection hole
forming
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JP2000182761A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoji Ashihara
洋司 芦原
Tatsuyuki Saito
達之 齋藤
Katsuhiro Torii
克裕 鳥居
Hide Yamaguchi
日出 山口
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an electromigration of copper in an interface between a plug and a lower layer wiring that are manufactured in a wiring forming process by using a damascene method. SOLUTION: A buried wiring 23 which forms a junction hole 25a, is formed with the pattern enlarged in the length direction, and thus a margin in the neighborhood of the junction part between the junction hole 25a and the buried wiring 23 is enlarged.

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
置およびその製造技術に関し、特に、絶縁膜に形成した
溝部内を埋め込む導電性膜が銅膜である半導体集積回路
装置の製造に適用して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a manufacturing technique thereof, and more particularly, to a semiconductor integrated circuit device in which a conductive film filling a trench formed in an insulating film is a copper film. It is about effective 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、絶縁膜に配線溝または接続孔を形成した
後、半導体基板の主面に配線形成用またはプラグ形成用
の導電性膜を堆積し、さらに、その配線溝または接続孔
以外の領域の導電性膜を化学機械的研磨法(CMP;Ch
emical Mechanical Polishing)によって除去すること
により、配線溝内に埋込配線、または接続孔内にプラグ
を形成する方法である。この方法の場合は、特に、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)からなる埋め込み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.
According to this method, after a wiring groove or a connection hole is formed in an insulating film, a conductive film for forming a wiring or a plug is deposited on the main surface of the semiconductor substrate, and further, a region other than the wiring groove or the connection hole is formed. The conductive film is chemically and mechanically polished (CMP; Ch
This is a method of forming a buried wiring in a wiring groove or a plug in a connection hole by removing the wiring by emical mechanical polishing. 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、たとえば、特開平10−135153
号公報において、絶縁膜に配線溝を形成した後、その配
線溝の内部にバリア導体膜をスパッタリング法またはC
VD法により被着し、さらに銅、銀、金またはそれらの
合金をスパッタリング法またはCVD法により配線溝内
に埋め込み、その後に、CMP(Chemical Mechanical
Polishing)法を用いた研磨にて配線溝の外部の余分な
銅、銀、金またはそれらの合金を除去し、配線を形成す
る方法についての記載がある。
A technique for forming a wiring using such a damascene method is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-135153.
In the publication, after forming a wiring groove in an insulating film, a barrier conductor film is formed inside the wiring groove by a sputtering method or a C method.
It is deposited by a VD method, and copper, silver, gold or an alloy thereof is buried in a wiring groove by a sputtering method or a CVD method.
There is a description of a method of forming a wiring by removing excess copper, silver, gold or an alloy thereof outside a wiring groove by polishing using a polishing method.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】埋め込み配線技術にお
いては、下層配線とその下層配線と上層配線とを接続す
るプラグとの間の目外れマージンが小さい場合に、以下
のような問題を生ずる。
In the embedded wiring technique, the following problems occur when the margin between the lower wiring and the plug connecting the lower wiring and the upper wiring is small.

【0006】すなわち、プラグが接続される下層配線の
目外れマージンが小さい場合は、そのプラグと下層配線
との界面において電界集中に起因する電子と銅原子の衝
突頻度が増大し、銅原子が動きやすくなることにより、
その界面においてエレクトロマイグレーションに起因す
るボイドが発生する問題がある。特に、プラグと下層配
線とが目外れを起こしてしまった場合には、銅原子が動
きやすくなる傾向は顕著になる。
That is, if the margin of the lower wiring to which the plug is connected is small, the frequency of collision of electrons and copper atoms due to the electric field concentration at the interface between the plug and the lower wiring increases, and the copper atoms move. By becoming easier,
There is a problem that voids are generated at the interface due to electromigration. In particular, when the plug and the lower wiring are out of alignment, the tendency for copper atoms to move easily becomes significant.

【0007】また、プラグと下層配線とが目外れを起こ
してしまった場合においては、プラグと下層配線との接
触部分の面積が小さくなる。そのため、プラグと下層配
線との界面における抵抗値が増大する問題がある。さら
に、プラグと下層配線との界面における抵抗値が増大す
ることにより、その界面部分において発生するジュール
熱によって、配線が溶断する場合がある。
In the case where the plug and the lower wiring are separated from each other, the area of the contact portion between the plug and the lower wiring is reduced. Therefore, there is a problem that the resistance value at the interface between the plug and the lower wiring increases. Further, when the resistance value at the interface between the plug and the lower wiring increases, the wiring may be melted off due to Joule heat generated at the interface.

【0008】本発明の目的は、下層配線とその下層配線
と上層配線とを接続するプラグとの間の目外れマージン
を向上する技術を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique for improving an unsightly margin between a lower wiring and a plug connecting the lower wiring and the upper wiring.

【0009】また、半発明の他の目的は、プラグと下層
配線との界面において、エレクトロマイグレーションに
起因するボイドの発生を防ぐ技術を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a technique for preventing generation of voids due to electromigration at an interface between a plug and a lower wiring.

【0010】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.

【0011】[0011]

【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.

【0012】すなわち、本発明は、半導体基板の主面上
に堆積された第1絶縁膜をエッチングすることによって
配線溝を形成する工程と、前記配線溝の内部を含む前記
第1絶縁膜の上部に第1導電性膜を堆積する工程と、前
記配線溝の外部の前記第1導電性膜を化学的および機械
的に研磨して、前記配線溝内に前記第1導電性膜を残す
ことにより、第1配線を形成する工程と、前記第1絶縁
膜および前記第1配線の上部に第2絶縁膜を堆積する工
程と、前記第2絶縁膜をエッチングすることによって前
記第1配線に達する第1接続孔を形成する工程とを含
み、前記第1配線は前記第1接続孔との界面においてそ
の長さ方向および幅方向の少なくとも一方を拡大して形
成するものである。
That is, the present invention provides a process of forming a wiring groove by etching a first insulating film deposited on a main surface of a semiconductor substrate, and an upper part of the first insulating film including an inside of the wiring groove. Depositing a first conductive film in the wiring groove, and chemically and mechanically polishing the first conductive film outside the wiring groove to leave the first conductive film in the wiring groove. Forming a first wiring, depositing a second insulating film on the first insulating film and the first wiring, and etching the second insulating film to reach the first wiring. Forming one connection hole, wherein the first wiring is formed by enlarging at least one of a length direction and a width direction at an interface with the first connection hole.

【0013】また、本発明は、半導体基板の主面上に堆
積された第1絶縁膜をエッチングすることによって配線
溝を形成する工程と、前記配線溝の内部を含む前記第1
絶縁膜の上部に第1導電性膜を堆積する工程と、前記配
線溝の外部の前記第1導電性膜を化学的および機械的に
研磨して、前記配線溝内に前記第1導電性膜を残すこと
により、第1配線を形成する工程と、前記第1絶縁膜お
よび前記第1配線の上部に第2絶縁膜を堆積する工程
と、前記第2絶縁膜をエッチングすることによって前記
第1配線に達する第1接続孔を形成する工程とを含み、
前記第1配線および前記第1接続孔内に形成されるプラ
グは銅を主成分として含むものである。
Further, the present invention provides a method of forming a wiring groove by etching a first insulating film deposited on a main surface of a semiconductor substrate;
Depositing a first conductive film on top of an insulating film; and chemically and mechanically polishing the first conductive film outside the wiring groove to form the first conductive film in the wiring groove. Forming a first wiring, depositing a second insulating film over the first insulating film and the first wiring, and etching the first insulating film by etching the second insulating film. Forming a first connection hole reaching the wiring,
The first wiring and the plug formed in the first connection hole contain copper as a main component.

【0014】また、本発明は、半導体基板の主面上に第
1絶縁膜が堆積され、その第1絶縁膜の一部に形成され
た配線溝内に第1導電性膜を埋め込むことで形成された
第1配線と、前記第1絶縁膜および前記第1配線の上部
に堆積された第2絶縁膜の一部に形成された第1接続孔
とを含み、前記第1接続孔は前記第1配線に達し、前記
第1配線は前記第1接続孔との界面においてその長さ方
向および幅方向の少なくとも一方が拡大しているもので
ある。
Further, according to the present invention, a first insulating film is deposited on a main surface of a semiconductor substrate, and the first conductive film is formed by embedding a first conductive film in a wiring groove formed in a part of the first insulating film. And a first connection hole formed in a part of the first insulation film and a second insulation film deposited on the first wiring, wherein the first connection hole is formed by the first connection hole. At least one of the first wiring is expanded in the length direction and the width direction at the interface with the first connection hole.

【0015】上記の本発明によれば、第1接続孔内に形
成されるプラグと第1配線との接続部付近において、第
1配線をその長さ方向および幅方向の少なくとも一方を
拡大しているので、前記プラグと第1配線とを接続する
際の目外れを防ぐことができる。
According to the present invention, in the vicinity of the connection between the plug formed in the first connection hole and the first wiring, the first wiring is enlarged in at least one of its length direction and width direction. Therefore, disconnection when connecting the plug to the first wiring can be prevented.

【0016】また、上記の本発明によれば、第1接続孔
を落とし込む下層配線である第1配線の目外れマージン
を拡大しているので、第1配線および第1接続孔内に形
成されるプラグを構成する銅のエレクトロマイグレーシ
ョンを防ぐことができる。
Further, according to the present invention described above, since the uncovered margin of the first wiring, which is the lower wiring that drops the first connection hole, is increased, the first wiring is formed in the first wiring and the first connection hole. Electromigration of copper constituting the plug can be prevented.

【0017】また、上記の本発明によれば、第1接続孔
内に形成されるプラグと第1配線との接触面積を増大す
ることができるので、前記プラグと第1配線との接続部
におけるジュール熱の発生を防ぐことができる。
Further, according to the present invention, since the contact area between the plug formed in the first connection hole and the first wiring can be increased, the connection area between the plug and the first wiring can be increased. The generation of Joule heat can be prevented.

【0018】また、上記の本発明によれば、第1接続孔
内に形成されるプラグと第1配線との接続部におけるジ
ュール熱の発生を防ぐことができるので、ジュール熱に
起因する前記プラグと第1配線との界面における銅のエ
レクトロマイグレーションを防ぐことができる。
Further, according to the present invention, since the generation of Joule heat at the connection between the plug formed in the first connection hole and the first wiring can be prevented, the plug caused by the Joule heat can be prevented. Electromigration of copper at the interface between the metal and the first wiring can be prevented.

【0019】[0019]

【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.

【0020】(実施の形態1)本実施の形態1は、たと
えば半導体基板のp型ウェルにnチャネル型MISFE
T(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Tra
nsistor)Qnが形成された半導体集積回路装置の製造
方法に本発明を適用したものである。
(Embodiment 1) In Embodiment 1, for example, an n-channel MISFE is formed in a p-type well of a semiconductor substrate.
T (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Tra
The present invention is applied to a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device on which a Qn is formed.

【0021】以下、上記した半導体集積回路装置の製造
方法を図1〜図8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.

【0022】まず、図1に示すように、比抵抗が10Ω
cm程度の単結晶シリコンからなる半導体基板1を85
0℃程度で熱処理して、その主面に膜厚10nm程度の
薄い酸化シリコン膜(パッド酸化膜)を形成し、次いで
この酸化シリコン膜の上に膜厚120nm程度の窒化シ
リコン膜をCVD(Chemical Vapor Deposition)法で
堆積した後、フォトレジスト膜をマスクにしたドライエ
ッチングで素子分離領域の窒化シリコン膜と酸化シリコ
ン膜とを除去する。酸化シリコン膜は、後の工程で素子
分離溝の内部に埋め込まれる酸化シリコン膜をデンシフ
ァイ(焼き締め)するときなどに基板に加わるストレス
を緩和する目的で形成される。また、窒化シリコン膜は
酸化されにくい性質を持つので、その下部(活性領域)
の基板表面の酸化を防止するマスクとして利用される。
First, as shown in FIG.
semiconductor substrate 1 made of single-crystal silicon
A heat treatment is performed at about 0 ° C. to form a thin silicon oxide film (pad oxide film) having a thickness of about 10 nm on the main surface, and then a silicon nitride film having a thickness of about 120 nm is formed on the silicon oxide film by CVD (Chemical). After deposition by a vapor deposition method, the silicon nitride film and the silicon oxide film in the element isolation region are removed by dry etching using a photoresist film as a mask. The silicon oxide film is formed for the purpose of relieving stress applied to the substrate when densifying (burning) the silicon oxide film embedded in the element isolation trench in a later step. In addition, since the silicon nitride film has the property of being hardly oxidized, the lower portion (active region)
Is used as a mask to prevent oxidation of the substrate surface.

【0023】続いて、窒化シリコン膜をマスクにしたド
ライエッチングで素子分離領域の半導体基板1に深さ3
50nm程度の溝を形成した後、エッチングで溝の内壁
に生じたダメージ層を除去するために、半導体基板1を
1000℃程度で熱処理して溝の内壁に膜厚10nm程
度の薄い酸化シリコン膜4を形成する。
Subsequently, the semiconductor substrate 1 in the element isolation region has a depth of 3 by dry etching using a silicon nitride film as a mask.
After forming a groove of about 50 nm, the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 1000 ° C. to remove a damaged layer formed on the inner wall of the groove by etching, and a thin silicon oxide film 4 of about 10 nm thickness is formed on the inner wall of the groove. To form

【0024】続いて、半導体基板1上に膜厚380nm
程度の酸化シリコン膜5をCVD法で堆積し、次いで酸
化シリコン膜5の膜質を改善するために、半導体基板1
を熱処理して酸化シリコン膜5をデンシファイ(焼締
め)する。その後、窒化シリコン膜をストッパに用いた
化学的機械研磨(Chemical Mechanical Polishing;C
MP)法で酸化シリコン膜5を研磨して溝の内部に残す
ことにより、表面が平坦化された素子分離溝6を形成す
る。
Subsequently, a film thickness of 380 nm is formed on the semiconductor substrate 1.
A silicon oxide film 5 is deposited by a CVD method, and then the semiconductor substrate 1 is formed in order to improve the film quality of the silicon oxide film 5.
Is heat-treated to densify (bake) the silicon oxide film 5. Thereafter, chemical mechanical polishing (C) using the silicon nitride film as a stopper is performed.
The silicon oxide film 5 is polished by the MP) method and is left inside the groove, thereby forming the element isolation groove 6 having a flattened surface.

【0025】続いて、熱リン酸を用いたウェットエッチ
ングで半導体基板1の活性領域上に残った窒化シリコン
膜を除去した後、半導体基板1のnチャネル型MISF
ETを形成する領域にB(ホウ素)をイオン注入してp
型ウエル7を形成する。
Subsequently, after the silicon nitride film remaining on the active region of the semiconductor substrate 1 is removed by wet etching using hot phosphoric acid, the n-channel MISF of the semiconductor substrate 1 is removed.
B (boron) is ion-implanted into the region where
A mold well 7 is formed.

【0026】続いて、p型ウエル7の酸化シリコン膜を
HF(フッ酸)系の洗浄液を使って除去した後、半導体
基板1をウェット酸化してp型ウエル7の表面に膜厚
3.5nm程度の清浄なゲート酸化膜9を形成する。
Subsequently, after the silicon oxide film of the p-type well 7 is removed using a HF (hydrofluoric acid) -based cleaning solution, the semiconductor substrate 1 is wet-oxidized to form a film having a thickness of 3.5 nm on the surface of the p-type well 7. A relatively clean gate oxide film 9 is formed.

【0027】次に、半導体基板1上に膜厚90〜100
nm程度のノンドープ多結晶シリコン膜をCVD法で堆
積する。続いて、イオン注入用のマスクを用いて、p型
ウエル7の上部のノンドープ多結晶シリコン膜に、たと
えばP(リン)をイオン注入してn型多結晶シリコン膜
を形成する。さらに、そのn型多結晶シリコン膜の表面
に酸化シリコン膜を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
としてその積層膜をエッチングし、ゲート電極10およ
びキャップ絶縁膜11aを形成する。なお、ゲート電極
10の上部にWSix、MoSix、TiSix、TaS
x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11aは、たとえばCV
D法により形成することができる。
Next, a film having a thickness of 90-100
A non-doped polycrystalline silicon film of about nm is deposited by a CVD method. Subsequently, using a mask for ion implantation, for example, P (phosphorus) is ion-implanted into the non-doped polycrystalline silicon film on the p-type well 7 to form an n-type polycrystalline silicon film. Further, a silicon oxide film is deposited on the surface of the n-type polycrystalline silicon film to form a laminated film, and the laminated film is etched using a resist patterned by photolithography as a mask to form a gate electrode 10 and a cap insulating film 11a. To form Incidentally, the upper portion of the gate electrode 10 WSi x, MoSi x, TiSi x, TaS
a refractory metal silicide film such as i x or CoSi x may be laminated. The cap insulating film 11a is made of, for example, CV
It can be formed by Method D.

【0028】次に、ゲート電極10の加工に用いたフォ
トレジスト膜を除去した後、p型ウエル7にn型不純
物、たとえばP(リン)をイオン注入してゲート電極1
0の両側のp型ウエル7にn-型半導体領域12を形成
する。
Next, after removing the photoresist film used for processing the gate electrode 10, an n-type impurity, for example, P (phosphorus) is ion-implanted into the p-type well 7 to form the gate electrode 1.
The n -type semiconductor region 12 is formed in the p-type well 7 on both sides of “0”.

【0029】次に、半導体基板1上に膜厚100nm程
度の酸化シリコン膜をCVD法で堆積し、反応性イオン
エッチング(RIE)法を用いて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、nチャネル型MIS
FETのゲート電極10の側壁にサイドウォールスペー
サ11bを形成する。続いて、p型ウエル7にn型不純
物、例えばAs(ヒ素)をイオン注入してnチャネル型
MISFETのn+型半導体領域13(ソース、ドレイ
ン)を形成する。これにより、nチャネル型MISFE
TQnにLDD(Lightly Doped Drain)構造のソー
ス、ドレイン領域が形成され、nチャネル型MISFE
TQnが完成する。
Next, a silicon oxide film having a thickness of about 100 nm is deposited on the semiconductor substrate 1 by a CVD method, and the silicon oxide film is anisotropically etched by a reactive ion etching (RIE) method. n-channel MIS
A sidewall spacer 11b is formed on the side wall of the gate electrode 10 of the FET. Subsequently, an n-type impurity, for example, As (arsenic) is ion-implanted into the p-type well 7 to form an n + -type semiconductor region 13 (source, drain) of the n-channel MISFET. Thereby, the n-channel type MISFE
Source and drain regions having an LDD (Lightly Doped Drain) structure are formed in TQn, and an n-channel MISFE is formed.
TQn is completed.

【0030】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14を形成する。さらに、半導体基板1の主面のn
+型半導体領域13上の絶縁膜14に、フォトリソグラ
フィ技術を用いて接続孔15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 14 whose surface is flattened is formed. Furthermore, n of the main surface of the semiconductor substrate 1
A connection hole 15 is formed in the insulating film 14 on the + type semiconductor region 13 by using a photolithography technique.

【0031】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16
aを形成し、さらにブランケットCVD法により、たと
えばタングステンなどの導電性膜16bを堆積する。
Next, a barrier conductor film 16 made of, for example, titanium nitride is formed on the semiconductor substrate 1 by sputtering.
Then, a conductive film 16b of, for example, tungsten is deposited by blanket CVD.

【0032】次に、接続孔15以外の絶縁膜14上のバ
リア導体膜16aおよび導電性膜16bをたとえばCM
P法により除去し、プラグ16を形成する。
Next, the barrier conductor film 16a and the conductive film 16b on the insulating film 14 other than the connection holes 15 are formed, for example, by CM.
The plug 16 is removed by the P method.

【0033】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10
0nmのエッチストッパ膜(第1絶縁膜)17を形成す
る。エッチストッパ膜17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 10
An etch stopper film (first insulating film) 17 of 0 nm is formed. The etch stopper film 17 is used to prevent the lower layer from being damaged by excessive excavation and 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.

【0034】次に、図2に示すように、たとえばエッチ
ストッパ膜17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(第1絶縁膜)18
を堆積する。この絶縁膜18は、塗布法にて堆積された
SOG(Spin On 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 17 by a CVD method, and an insulating film (first insulating film) 18 having a thickness of about 400 nm is formed.
Is deposited. The insulating film 18 is made of a SOG (Spin On Glass) film deposited by a coating method, and a CVD to which fluorine is added.
It may be a low dielectric constant film such as an oxide film, a silicon nitride film, or a combination of a plurality of types of insulating films. When a low dielectric constant film is used, the wiring of a semiconductor integrated circuit device may be reduced. It is possible to lower the overall dielectric constant,
Wiring delay can be improved.

【0035】次に、図3に示すように、エッチストッパ
膜17および絶縁膜18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19
を形成する。配線溝19は、その幅を、たとえば約0.
25μm程度とすることができ、その深さを、たとえば
約0.25μm〜0.5μm程度とすることができる。
この時、配線溝19は、後述する接続孔25aとの接触
部における目外れマージンを取るために、配線の長さ方
向に拡大した構造となるように設計する。この点につい
ては、後で図6を用いて詳しく説明する。
Next, as shown in FIG. 3, the etch stopper film 17 and the insulating film 18 are processed by using the photolithography technique and the dry etching technique to form the wiring groove 19.
To form The width of the wiring groove 19 is, for example, about 0.5.
The depth can be, for example, about 0.25 μm to about 0.5 μm.
At this time, the wiring groove 19 is designed so as to have a structure enlarged in the length direction of the wiring in order to take a margin for unsightly contact with a connection hole 25a described later. This will be described later in detail with reference to FIG.

【0036】続いて、配線溝19の底部に露出したプラ
グ16の表面の反応層を除去するために、アルゴン(A
r)雰囲気中にてスパッタエッチングによる半導体基板
1の表面処理を行う。
Subsequently, in order to remove the reaction layer on the surface of the plug 16 exposed at the bottom of the wiring groove 19, argon (A) was used.
r) Surface treatment of the semiconductor substrate 1 is performed by sputter etching in an atmosphere.

【0037】次に、図4に示すように、半導体基板1の
全面に、後で説明する埋め込み配線23のバリア導体膜
(第1導電性膜)20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、この後の工程において堆積
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30nm程度である。なお、本
実施の形態1においてはバリア導体膜20として窒化タ
ンタル膜を例示するが、タンタル等の金属膜、窒化チタ
ン膜あるいは金属膜と窒化膜との積層膜等であってもよ
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、バリア導体膜20が窒化チタン膜の場合、この後の
工程である導電性膜21の形成直前に窒化チタン膜の表
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、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21の接着
性を改善することができる。この技術は、特に、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21を形成する場合に効果が大きい。なお、この技
術は窒化チタン膜に限られず、窒化タンタル膜において
も、効果の差こそあるが有効である。
Next, as shown in FIG. 4, a tantalum nitride film, for example, a tantalum nitride film to be a barrier conductor film (first conductive film) 20 of an embedded wiring 23 described later is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1. Is deposited by performing reactive sputtering in an argon / nitrogen mixed atmosphere. This tantalum nitride film is deposited to improve the adhesion of the copper film deposited in the subsequent steps and to prevent the diffusion of copper, and its thickness is about 30 nm. In the first embodiment, the barrier conductor film 20 is exemplified by a tantalum nitride film, but may be a metal film such as tantalum, a titanium nitride film, or a laminated film of a metal film and a nitride film. 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 20 is a titanium nitride film, the surface of the titanium nitride film can be sputter-etched immediately before the formation of the conductive film 21 in the subsequent step. By such sputter etching, water, oxygen molecules, and the like adsorbed on the surface of the titanium nitride film can be removed, and the adhesiveness of the conductive film 21 can be improved. This technique is particularly effective when the conductive film 21 is formed by exposing the surface to the atmosphere by vacuum breaking after the deposition of the titanium nitride film. This technique is effective not only for the titanium nitride film but also for the tantalum nitride film, although the effect is different.

【0038】続いて、バリア導体膜20が堆積された半
導体基板1の全面に、シード膜となる、たとえば銅膜ま
たは銅合金膜を堆積する。このシード膜を銅合金膜とす
る場合には、その合金中に銅(Cu)を約80重量パー
セント程度以上含むようにする。シード膜は、長距離ス
パッタリング法によって堆積し、その膜厚は、配線溝1
9の内部を除いたバリア導体膜20の表面において約1
000Å〜2000Å程度、好ましくは約1500Å程
度となるようにする。本実施の形態1においては、シー
ド膜の堆積に長距離スパッタリング法を用いる場合を例
示するが、Cuスパッタリング原子をイオン化すること
でスパッタリングの指向性を高めるイオン化スパッタリ
ング法を用いてもよい。また、シード膜の堆積はCVD
法によって行ってもよく、CVD成膜ユニットがバリア
導体膜20の形成室と結合していれば高真空状態を維持
できるので、堆積したバリア導体膜20の表面が酸化す
ることを防ぐことができる。
Subsequently, for example, a copper film or a copper alloy film serving as a seed film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 on which the barrier conductor film 20 is deposited. If the seed film is a copper alloy film, the alloy should contain about 80% by weight or more of copper (Cu). The seed film is deposited by a long-distance sputtering method.
9 on the surface of the barrier conductor film 20 excluding the inside of
It is set to about 2,000 to 2,000, preferably about 1,500. In the first embodiment, a case where a long-distance sputtering method is used for depositing a seed film is illustrated. However, an ionized sputtering method in which Cu sputtering atoms are ionized to increase the directivity of sputtering may be used. The seed film is deposited by CVD.
The high vacuum state can be maintained as long as the CVD film forming unit is connected to the chamber for forming the barrier conductor film 20, so that the surface of the deposited barrier conductor film 20 can be prevented from being oxidized. .

【0039】次に、シード膜が堆積された半導体基板1
の全面に、たとえば銅膜からなる導電性膜を配線溝19
を埋め込むように形成し、この導電性膜と上記したシー
ド膜とを合わせて導電性膜(第1導電性膜)21とす
る。この配線溝19を埋め込む導電性膜は、たとえば電
解メッキ法にて形成し、メッキ液としては、たとえば硫
酸(H2SO4)に10%の硫酸銅(CuSO4)および
銅膜のカバレージ向上用の添加剤を加えたものを用い
る。配線溝19を埋め込む導電性膜の形成に電解メッキ
法を用いた場合、その導電性膜の成長速度を電気的に制
御できるので、配線溝19の内部におけるその導電性膜
のカバレージを向上することができる。なお、本実施の
形態1においては、配線溝19を埋め込む導電性膜の堆
積に電解メッキ法を用いる場合を例示しているが、無電
解メッキ法を用いてもよい。無電解メッキ法を用いた場
合、電界印加を必要としないので、電界印加に起因する
半導体基板1のダメージを、電解メッキ法を用いた場合
よりも低減することができる。
Next, the semiconductor substrate 1 on which the seed film is deposited
A conductive film made of, for example, a copper film is formed on the entire surface of
Is embedded so that the conductive film and the above-described seed film are combined to form a conductive film (first conductive film) 21. The conductive film filling the wiring groove 19 is formed by, for example, an electrolytic plating method. As a plating solution, for example, sulfuric acid (H 2 SO 4 ) in 10% copper sulfate (CuSO 4 ) and a copper film for improving the coverage. Is used. When an electroplating method is used to form a conductive film that fills the wiring groove 19, the growth rate of the conductive film can be electrically controlled, so that the coverage of the conductive film inside the wiring groove 19 is improved. Can be. In the first embodiment, the case where the electroplating method is used for depositing the conductive film filling the wiring groove 19 is exemplified, but the electroless plating method may be used. Since the application of an electric field is not required when using the electroless plating method, damage to the semiconductor substrate 1 due to the application of the electric field can be reduced as compared with the case where the electrolytic plating method is used.

【0040】また、導電性膜21を形成する工程に続け
て、アニール処理によってその銅膜を流動化させること
により、導電性膜21の配線溝19への埋め込み性をさ
らに向上させることもできる。
Further, following the step of forming the conductive film 21, the copper film is fluidized by an annealing treatment, so that the filling property of the conductive film 21 into the wiring groove 19 can be further improved.

【0041】次に、絶縁膜18上の余分なバリア導体膜
20および導電性膜21を除去し、配線溝19内にバリ
ア導体膜20および導電性膜21を残すことで埋め込み
配線(第1配線)23を形成する。バリア導体膜20お
よび導電性膜21の除去は、CMP法を用いた研磨によ
り行う。
Next, by removing the excess barrier conductor film 20 and conductive film 21 on the insulating film 18 and leaving the barrier conductor film 20 and conductive film 21 in the wiring groove 19, the buried wiring (first wiring ) 23 is formed. The removal of the barrier conductor film 20 and the conductive film 21 is performed by polishing using a CMP method.

【0042】続いて、たとえば0.1%アンモニア水溶
液と純水とを用いた2段階のブラシスクラブ洗浄によ
り、半導体基板1の表面に付着した研磨砥粒および銅を
除去した後、図5に示すように、埋め込み配線23およ
び絶縁膜18上に窒化シリコン膜を堆積してバリア絶縁
膜24aを形成する。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24aは、埋め込
み配線23の導電性膜21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20とともに
絶縁膜14、18および後で説明する絶縁膜24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24a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。
Subsequently, the abrasive grains and copper adhered to the surface of the semiconductor substrate 1 are removed by two-step brush scrub cleaning using, for example, a 0.1% aqueous ammonia solution and pure water, and then shown in FIG. As described above, a silicon nitride film is deposited on the buried wiring 23 and the insulating film 18 to form a barrier insulating film 24a. The deposition of this silicon nitride film
For example, a plasma CVD method can be used, and its film thickness is about 50 nm. The barrier insulating film 24a has a function of suppressing diffusion of copper constituting the conductive film 21 of the embedded wiring 23. This prevents copper from diffusing into the insulating films 14 and 18 together with the barrier conductor film 20 and the insulating film 24 described later, retains their insulating properties, and improves the reliability of the semiconductor integrated circuit device. The barrier insulating film 24a also functions as an etch stopper layer when performing etching in a later step.

【0043】次に、バリア絶縁膜24aの表面に、膜厚
が約400nmの絶縁膜24bを堆積する。この絶縁膜
24b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(SiOF)、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 24b having a thickness of about 400 nm is deposited on the surface of the barrier insulating film 24a. The insulating film 24b is a SOG film deposited by a coating method, a low dielectric constant film (SiOF) such as a CVD oxide film doped with fluorine, a silicon nitride film, or a combination of a plurality of types of insulating films. 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.

【0044】次に、絶縁膜24b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24cを堆積する。このエ
ッチストッパ膜24cは、後で説明する絶縁膜24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 24b by, for example, a plasma CVD method, and an etch stopper film 24c having a thickness of about 50 nm is deposited. The etch stopper film 24c avoids damaging the lower layer and deteriorating the processing dimensional accuracy due to excessive digging when forming a groove or hole for forming a wiring in the insulating film 24 described later. It is for.

【0045】続いて、エッチストッパ膜24cの表面
に、塗布法にて膜厚が約300nmのSOG膜を堆積
し、絶縁膜24dを堆積し、絶縁膜(第2絶縁膜)24
が形成される。この絶縁膜24d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24dをSOG膜とした場合
には、絶縁膜24dの表面に、たとえばTEOS(Tetr
aethoxysilane)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する。この酸
化シリコン膜は、有機系膜である絶縁膜24d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 etch stopper film 24c by a coating method, an insulating film 24d is deposited, and an insulating film (second insulating film) 24 is formed.
Is formed. The insulating film 24d 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. When the insulating film 24d is an SOG film, for example, TEOS (Tetr
A silicon oxide film having a thickness of about 100 nm is deposited by a plasma CVD method using an aethoxysilane gas. This silicon oxide film has a function of ensuring the mechanical strength of the insulating film 24d, which is an organic film.

【0046】次に、図6(a)および(b)に示すよう
に、下層配線である埋め込み配線23と、後の工程にて
形成する上層配線である埋め込み配線28とを接続する
ための接続孔(第1接続孔)25aを形成する。接続孔
25aは、フォトリソグラフィ工程により、絶縁膜24
d上に埋め込み配線23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。この時、接続孔25aは、その径を、たとえ
ば約0.25μm程度とすることができ、その深さを約
0.75μm〜1μm程度とすることができる。
Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, connection for connecting the embedded wiring 23 as a lower layer wiring and the embedded wiring 28 as an upper layer wiring formed in a later step. A hole (first connection hole) 25a is formed. The connection hole 25a is formed in the insulating film 24 by a photolithography process.
A photoresist film having the same shape as a connection hole pattern for connecting to the embedded wiring 23 is formed on d, and a connection hole pattern is formed by a dry etching process using the photoresist film as a mask. At this time, the diameter of the connection hole 25a can be set to, for example, about 0.25 μm, and the depth can be set to about 0.75 μm to 1 μm.

【0047】続いて、フォトレジスト膜を除去し、絶縁
膜24d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25b
を形成する。なお、図6(a)は、同図(b)における
A−A線での断面図であるが、図6(b)中において
は、配線溝19と接続孔25aとの関係を説明しやすく
するために、配線溝25bの図示は省略している。
Subsequently, the photoresist film is removed, a photoresist film having the same shape as the wiring groove pattern is formed on the insulating film 24d by a photolithography process, and the wiring groove 25b is formed by a dry etching process using the photoresist film as a mask.
To form FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6B. In FIG. 6B, the relationship between the wiring groove 19 and the connection hole 25a can be easily described. For simplicity, the illustration of the wiring groove 25b is omitted.

【0048】この時、図6(b)に示すように、埋め込
み配線23は、接続孔25aと埋め込み配線23との接
続部において、埋め込み配線23は、その長さ方向に拡
大した構造となっている。つまり、接続孔25aを落と
し込む下層配線である、埋め込み配線23の目外れマー
ジンが大きくなっている。そのため、接続孔25aを形
成する際に、接続孔25aの底面が埋め込み配線23か
ら目外れを起こすことを低減することが可能となる。ま
た、埋め込み配線23と後の工程で形成される埋め込み
配線28との界面において、電界集中に起因する電子と
銅の衝突頻度の増大を抑制することが可能となる。電子
と銅の衝突頻度の増大を抑制することにより、埋め込み
配線を構成する銅の移動を防ぐことができるので、上記
した埋め込み配線23と埋め込み配線28との界面にお
けるエレクトロマイグレーション耐性を向上することが
できる。
At this time, as shown in FIG. 6B, the buried wiring 23 has a structure in which the buried wiring 23 is enlarged in the length direction at a connection portion between the connection hole 25a and the buried wiring 23. I have. In other words, the margin of the embedded wiring 23, which is the lower wiring that drops the connection hole 25a, is large. Therefore, when the connection hole 25a is formed, it is possible to reduce the possibility that the bottom surface of the connection hole 25a misses the embedded wiring 23. Further, at the interface between the embedded wiring 23 and the embedded wiring 28 formed in a later step, it is possible to suppress an increase in the frequency of collision between electrons and copper due to electric field concentration. By suppressing an increase in the frequency of collisions between electrons and copper, it is possible to prevent the movement of copper constituting the embedded wiring, so that the electromigration resistance at the interface between the embedded wiring 23 and the embedded wiring 28 can be improved. it can.

【0049】さらに、埋め込み配線23と後述する埋め
込み配線28との界面において、エレクトロマイグレー
ションにより銅が移動した場合でも、埋め込み配線23
の接続孔25aに対する目外れマージンが大きくなって
いることにより、目外れマージン部分の余分な銅により
導通を維持することができる。つまり、結果として、エ
レクトロマイグレーション耐性を向上できることにな
る。
Further, even if copper migrates due to electromigration at the interface between the buried wiring 23 and a buried wiring 28 described later,
Since the opening margin with respect to the connection hole 25a is large, conduction can be maintained by the extra copper in the opening margin. That is, as a result, the electromigration resistance can be improved.

【0050】次に、図7(a)および(b)に示すよう
に、バリア導体膜20を堆積した工程と同様の工程によ
り、バリア導体膜26を堆積する。このバリア導体膜2
6は、たとえば窒化タンタル膜とすることができ、その
膜厚は約30nm程度とすることができる。なお、本実
施の形態1においてはバリア導体膜26として窒化タン
タル膜を例示するが、タンタル等の金属膜、窒化チタン
膜あるいは金属膜と窒化膜との積層膜等であってもよ
い。また、バリア導体膜26が窒化チタン膜の場合、こ
の後の工程である導電性膜27の形成直前に窒化チタン
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 FIGS. 7A and 7B, a barrier conductor film 26 is deposited by a process similar to the process of depositing the barrier conductor film 20. This barrier conductor film 2
6 can be, for example, a tantalum nitride film, and its thickness can be about 30 nm. In the first embodiment, the barrier conductor film 26 is exemplified by a tantalum nitride film, but may be a metal film such as tantalum, a titanium nitride film, or a stacked film of a metal film and a nitride film. When the barrier conductor film 26 is a titanium nitride film, the surface of the titanium nitride film can be sputter-etched immediately before the formation of the conductive film 27 in the subsequent step.

【0051】続いて、バリア導体膜26が堆積された半
導体基板1の全面に、シード膜となる、たとえば銅膜ま
たは銅合金膜を堆積する。このシード膜を銅合金膜とす
る場合には、その合金中に銅(Cu)を約80重量パー
セント程度以上含むようにする。シード膜は、長距離ス
パッタリング法によって堆積し、その膜厚は、接続孔2
5aおよび配線溝25bの内部を除いたバリア導体膜2
0の表面において約1000Å〜2000Å程度、好ま
しくは約1500Å程度となるようにする。本実施の形
態1においては、シード膜の堆積に長距離スパッタリン
グ法を用いる場合を例示するが、Cuスパッタリング原
子をイオン化することでスパッタリングの指向性を高め
るイオン化スパッタリング法を用いてもよい。また、シ
ード膜の堆積はCVD法によって行ってもよい。
Subsequently, for example, a copper film or a copper alloy film serving as a seed film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 on which the barrier conductor film 26 is deposited. If the seed film is a copper alloy film, the alloy should contain about 80% by weight or more of copper (Cu). The seed film is deposited by a long-distance sputtering method.
Barrier conductor film 2 excluding 5a and the inside of wiring groove 25b
At the surface of 0, the angle is about 1000 ° to 2000 °, preferably about 1500 °. In the first embodiment, a case where a long-distance sputtering method is used for depositing a seed film is illustrated. However, an ionized sputtering method in which Cu sputtering atoms are ionized to increase the directivity of sputtering may be used. The seed film may be deposited by a CVD method.

【0052】次に、シード膜が堆積された半導体基板1
の全面に、たとえば銅膜からなる導電性膜を接続孔25
aおよび配線溝25bを埋め込むように形成し、この導
電性膜と上記したシード膜とを合わせて導電性膜27と
する。この接続孔25aおよび配線溝25bを埋め込む
導電性膜は、たとえば電解メッキ法にて形成する。な
お、本実施の形態1においては、接続孔25aおよび配
線溝25bを埋め込む導電性膜の堆積に電解メッキ法を
用いる場合を例示しているが、無電解メッキ法を用いて
もよい。無電解メッキ法を用いた場合、電界印加を必要
としないので、電界印加に起因する半導体基板1のダメ
ージを、電解メッキ法を用いた場合よりも低減すること
ができる。
Next, the semiconductor substrate 1 on which the seed film is deposited
A conductive film made of, for example, a copper film is formed on the entire surface of
a and the wiring groove 25b are buried, and the conductive film and the above-described seed film are combined to form a conductive film 27. The conductive film filling the connection holes 25a and the wiring grooves 25b is formed by, for example, an electrolytic plating method. In the first embodiment, the case where the electroplating method is used for depositing the conductive film filling the connection holes 25a and the wiring grooves 25b is illustrated, but the electroless plating method may be used. Since the application of an electric field is not required when using the electroless plating method, damage to the semiconductor substrate 1 due to the application of the electric field can be reduced as compared with the case where the electrolytic plating method is used.

【0053】また、導電性膜27を形成する工程に続け
て、アニール処理によってその銅膜を流動化させること
により、導電性膜27の接続孔25aおよび配線溝25
bへの埋め込み性を向上させることもできる。
Further, following the step of forming the conductive film 27, the copper film is fluidized by annealing, so that the connection holes 25 a and the wiring grooves 25 of the conductive film 27 are formed.
The embedding property in b can also be improved.

【0054】次に、絶縁膜24上の余分なバリア導体膜
26および導電性膜27を除去し、接続孔25aおよび
配線溝25b内にバリア導体膜25aおよび導電性膜2
6bを残すことで埋め込み配線28を形成する。バリア
導体膜26および導電性膜27の除去は、CMP法を用
いた研磨により行う。
Next, the excess barrier conductor film 26 and the conductive film 27 on the insulating film 24 are removed, and the barrier conductor film 25a and the conductive film 2 are formed in the connection holes 25a and the wiring grooves 25b.
The buried wiring 28 is formed by leaving 6b. The removal of the barrier conductor film 26 and the conductive film 27 is performed by polishing using a CMP method.

【0055】続いて、たとえば0.1%アンモニア水溶
液と純水とを用いた2段階のブラシスクラブ洗浄によ
り、半導体基板1の表面に付着した研磨砥粒および銅を
除去し、本実施の形態1の半導体集積回路装置を製造す
る。
Subsequently, the abrasive grains and copper adhering to the surface of the semiconductor substrate 1 are removed by a two-stage brush scrub cleaning using, for example, a 0.1% aqueous ammonia solution and pure water. Is manufactured.

【0056】なお、図7(a)は、同図(b)における
A−A線での断面図であるが、図7(b)中において
は、配線溝19と接続孔25aとの関係を説明しやすく
するために、配線溝25bの図示は省略している。
FIG. 7A is a sectional view taken along the line AA in FIG. 7B. In FIG. 7B, the relationship between the wiring groove 19 and the connection hole 25a is shown. The illustration of the wiring groove 25b is omitted for ease of explanation.

【0057】ところで、図8(a)および(b)に示す
ように、接続孔25aと埋め込み配線23との接触部付
近において、埋め込み配線23は、その長さ方向ばかり
でなく、その幅方向にもに拡大した構造としてもよい。
つまり、接続孔25aを落とし込む下層配線である、埋
め込み配線23の目外れマージンを、その配線長方向の
みだけでなく、配線幅方向にも拡大している。そのた
め、接続孔25aを形成する際に、接続孔25aの底面
が埋め込み配線23から目外れを起こすことを、埋め込
み配線23を配線長方向のみに拡大した場合よりも低減
することが可能となる。また、埋め込み配線23と埋め
込み配線28との界面において、電界集中に起因する電
子と銅の衝突頻度の増大を、埋め込み配線23を配線長
方向のみに拡大した場合よりも抑制することが可能とな
る。電子と銅の衝突頻度の増大を、埋め込み配線23を
配線長方向のみに拡大した場合よりも抑制することによ
り、埋め込み配線を構成する銅の移動をさらに防ぐこと
ができるので、上記した埋め込み配線23と埋め込み配
線28との界面におけるエレクトロマイグレーション耐
性をさらに向上することができる。
As shown in FIGS. 8A and 8B, near the contact portion between the connection hole 25a and the buried wiring 23, the buried wiring 23 is formed not only in its length direction but also in its width direction. Alternatively, the structure may be enlarged.
That is, the margin of the embedded wiring 23, which is a lower layer wiring for dropping the connection hole 25a, is expanded not only in the wiring length direction but also in the wiring width direction. Therefore, when the connection hole 25a is formed, it is possible to reduce the possibility that the bottom surface of the connection hole 25a becomes unsightly from the embedded wiring 23 as compared with the case where the embedded wiring 23 is expanded only in the wiring length direction. Further, at the interface between the buried wiring 23 and the buried wiring 28, it is possible to suppress an increase in the frequency of collision between electrons and copper caused by the electric field concentration, as compared with the case where the buried wiring 23 is expanded only in the wiring length direction. . By suppressing the increase in the frequency of collisions between electrons and copper as compared with the case where the embedded wiring 23 is expanded only in the wiring length direction, the movement of copper constituting the embedded wiring can be further prevented. Electromigration resistance at the interface between the semiconductor device and the embedded wiring 28 can be further improved.

【0058】また、埋め込み配線23と埋め込み配線2
8との界面において、エレクトロマイグレーションによ
り銅が移動した場合でも、埋め込み配線23の接続孔2
5aに対する目外れマージンは、その配線長方向のみな
らず配線幅方向にも大きくなっていることにより、目外
れマージン部分の余分な銅による導通維持を、より向上
することができる。つまり、結果として、エレクトロマ
イグレーション耐性を、さらに向上できることになる。
The embedded wiring 23 and the embedded wiring 2
Even when copper migrates due to electromigration at the interface with
Since the margin for the gap 5a is increased not only in the wiring length direction but also in the wiring width direction, it is possible to further improve the maintenance of conduction due to the extra copper in the margin margin. That is, as a result, the electromigration resistance can be further improved.

【0059】なお、図8(a)は、同図(b)における
A−A線での断面図であるが、図8(b)中において
は、配線溝19と接続孔25aとの関係を説明しやすく
するために、配線溝25bの図示は省略している。
FIG. 8A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 8B. In FIG. 8B, the relationship between the wiring groove 19 and the connection hole 25a is shown. The illustration of the wiring groove 25b is omitted for ease of explanation.

【0060】(実施の形態2)本実施の形態2は、前記
実施の形態1において、図6〜図8を用いて説明した接
続孔25aを、オーバーエッチングにより埋め込み配線
23の内部にまで達するように形成した半導体集積回路
装置の製造方法に本発明を適用したものである。その他
の部材および製造工程は前記実施の形態1と同様である
ので、それら同様の部材および工程についての説明は省
略する。
(Embodiment 2) In Embodiment 2, the connection hole 25a described in Embodiment 1 with reference to FIGS. 6 to 8 is extended to the inside of the buried wiring 23 by over-etching. The present invention is applied to a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device formed as described above. Other members and manufacturing steps are the same as those in the first embodiment, and a description of those same members and steps will be omitted.

【0061】次に、上記した半導体集積回路装置の製造
方法を図9〜図12に従って工程順に説明する。なお、
図9〜図12においては、本実施の形態2の説明のため
に配線溝19および接続孔25a付近のみを拡大して図
示する。
Next, a method of manufacturing the above-described semiconductor integrated circuit device will be described in the order of steps with reference to FIGS. In addition,
9 to 12, only the wiring groove 19 and the vicinity of the connection hole 25a are enlarged and illustrated for the description of the second embodiment.

【0062】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において図1〜図5を用い
て示した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 steps shown in FIGS.

【0063】その後、図9に示すように、下層配線であ
る埋め込み配線23と、後の工程にて形成する上層配線
である埋め込み配線28とを接続するための接続孔25
aを形成する。接続孔25aは、フォトリソグラフィ工
程により、絶縁膜24d上に埋め込み配線23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。この時のドライエッチ
ング工程は、接続孔25aが埋め込み配線23に達した
ところで止めずに、接続孔25aが埋め込み配線の内部
に達するようにオーバーエッチングを行う。
Thereafter, as shown in FIG. 9, a connection hole 25 for connecting a buried wiring 23 as a lower layer wiring and a buried wiring 28 as an upper layer wiring formed in a later step.
a is formed. In the connection hole 25a, a photoresist film having the same shape as the connection hole pattern for connecting to the embedded wiring 23 is formed on the insulating film 24d by a photolithography process, and the connection hole pattern is formed by a dry etching process using the photoresist film as a mask. I do. In the dry etching process at this time, over-etching is performed so that the connection hole 25a reaches the inside of the embedded wiring without stopping when the connection hole 25a reaches the embedded wiring 23.

【0064】図9においては、プラグ(埋め込み配線2
8)の埋め込み配線23に接続する箇所が、埋め込み配
線23の端部である場合を示しているが、プラグ(埋め
込み配線28)は埋め込み配線23の内部にまで達して
いるため、プラグ(埋め込み配線28)と埋め込み配線
23との接触面積が、前記実施の形態1の場合よりも増
大した形状となる。そのため、プラグ(埋め込み配線2
8)と埋め込み配線23との界面において、電流密度を
小さくすることが可能となる。電流密度が小さくなるこ
とにより、プラグ(埋め込み配線28)と埋め込み配線
23との界面において発生するジュール熱を低減するこ
とができる。それにより、ジュール熱に起因するプラグ
(埋め込み配線28)と埋め込み配線23との界面にお
けるエレクトロマイグレーションを防ぐことが可能とな
る。
In FIG. 9, a plug (buried wiring 2
8) shows a case where the portion connected to the embedded wiring 23 is the end of the embedded wiring 23. However, since the plug (embedded wiring 28) reaches the inside of the embedded wiring 23, the plug (embedded wiring 23) 28) and the contact area between the buried wiring 23 and the buried wiring 23 have a shape which is larger than that of the first embodiment. Therefore, the plug (embedded wiring 2
At the interface between 8) and the embedded wiring 23, the current density can be reduced. As the current density decreases, Joule heat generated at the interface between the plug (embedded wiring 28) and the embedded wiring 23 can be reduced. This makes it possible to prevent electromigration at the interface between the plug (buried wiring 28) and the buried wiring 23 due to Joule heat.

【0065】また、プラグ(埋め込み配線28)と埋め
込み配線23との接触面積が、前記実施の形態1の場合
よりも増大した形状となったことにより、埋め込み配線
23と後の工程で形成されるプラグ(埋め込み配線2
8)との界面において、電界集中に起因する電子と銅の
衝突頻度の増大を抑制することが可能となる。電子と銅
の衝突頻度の増大を抑制することにより、埋め込み配線
を構成する銅の移動を防ぐことができるので、上記した
埋め込み配線23とプラグ(埋め込み配線28)との界
面におけるエレクトロマイグレーション耐性を向上する
ことができる。
Further, since the contact area between the plug (embedded wiring 28) and the embedded wiring 23 becomes larger than that of the first embodiment, it is formed in the embedded wiring 23 and a later step. Plug (Embedded wiring 2
At the interface with 8), it is possible to suppress an increase in the frequency of collision between electrons and copper due to electric field concentration. By suppressing the increase in the frequency of collision between electrons and copper, it is possible to prevent the movement of copper constituting the embedded wiring, so that the electromigration resistance at the interface between the embedded wiring 23 and the plug (embedded wiring 28) is improved. can do.

【0066】本実施の形態2においては、プラグ(埋め
込み配線28)が埋め込み配線23に接続する箇所が、
埋め込み配線23の端部である場合を例示したが、前記
実施の形態1において図6〜図8を用いて説明した場合
と同様に、その接続する箇所の埋め込み配線23を配線
長方向、配線幅方向またはそれらの両方に拡大して、目
外れマージンを取ってもよい(図10)。オーバーエッ
チングにより接続孔25aが埋め込み配線23の内部に
達するように形成し、さらに目外れマージンを取ること
により、プラグ(埋め込み配線28)と埋め込み配線2
3との接触面積を、図9を用いて説明した場合よりもさ
らに大きくすることができる。それにより、プラグ(埋
め込み配線28)と埋め込み配線23との界面における
エレクトロマイグレーションをさらに抑制することが可
能となる。
In the second embodiment, the point where the plug (embedded wiring 28) is connected to the embedded wiring 23 is as follows.
Although the case of the end portion of the buried wiring 23 is illustrated, the buried wiring 23 at the connection location is formed in the wiring length direction and the wiring width in the same manner as in the first embodiment described with reference to FIGS. Magnification margins may be taken in the direction or in both directions (FIG. 10). The connection hole 25a is formed by over-etching so as to reach the inside of the buried wiring 23, and by taking an extra margin, the plug (buried wiring 28) and the buried wiring 2 are formed.
3 can be further increased than the case described with reference to FIG. This makes it possible to further suppress electromigration at the interface between the plug (embedded wiring 28) and the embedded wiring 23.

【0067】また、図11および図12に示すように、
プラグ(埋め込み配線28)の埋め込み配線23に接続
する箇所の一部が目外れとなる構造としてもよい。この
時、接続孔25aの底部の一部は埋め込み配線23の内
部に達し、接続孔25aの底部の他の一部は絶縁膜18
の内部またはエッチストッパ膜17に達するように、接
続孔25aを形成する際のオーバーエッチングを行う。
それにより、プラグ(埋め込み配線28)と埋め込み配
線23との接触面積が、前記実施の形態1の場合よりも
増大した形状とすることができる。そのため、図9およ
び図10を用いて説明した場合と同様に、プラグ(埋め
込み配線28)と埋め込み配線23との界面において、
電流密度を小さくすることが可能となる。電流密度が小
さくなることにより、プラグ(埋め込み配線28)と埋
め込み配線23との界面において発生するジュール熱を
低減することができる。つまり、ジュール熱に起因する
プラグ(埋め込み配線28)と埋め込み配線23との界
面におけるエレクトロマイグレーションを防ぐことが可
能となる。
As shown in FIGS. 11 and 12,
A structure in which a portion of the plug (embedded wiring 28) connected to the embedded wiring 23 may be partially out of view may be employed. At this time, a part of the bottom of the connection hole 25a reaches the inside of the embedded wiring 23, and another part of the bottom of the connection hole 25a is
The over-etching for forming the connection hole 25a is performed so as to reach the inside of the substrate or the etch stopper film 17.
Thereby, the contact area between the plug (embedded wiring 28) and the embedded wiring 23 can be formed in a shape that is larger than that in the first embodiment. Therefore, as in the case described with reference to FIGS. 9 and 10, at the interface between the plug (embedded wiring 28) and the embedded wiring 23,
The current density can be reduced. As the current density decreases, Joule heat generated at the interface between the plug (embedded wiring 28) and the embedded wiring 23 can be reduced. That is, it is possible to prevent electromigration at the interface between the plug (buried wiring 28) and the buried wiring 23 due to Joule heat.

【0068】さらに、また、図9および図10を用いて
説明した場合と同様に、プラグ(埋め込み配線28)と
埋め込み配線23との接触面積が、前記実施の形態1の
場合よりも増大した形状となったことにより、埋め込み
配線23と後の工程で形成されるプラグ(埋め込み配線
28)との界面において、電界集中に起因する電子と銅
の衝突頻度の増大を抑制することが可能となる。電子と
銅の衝突頻度の増大を抑制することにより、埋め込み配
線を構成する銅の移動を防ぐことができるので、上記し
た埋め込み配線23とプラグ(埋め込み配線28)との
界面におけるエレクトロマイグレーション耐性を向上す
ることができる。
Further, as in the case described with reference to FIGS. 9 and 10, the contact area between the plug (embedded wiring 28) and the embedded wiring 23 is larger than that in the first embodiment. As a result, it is possible to suppress an increase in the frequency of collision of electrons and copper due to electric field concentration at the interface between the embedded wiring 23 and a plug (embedded wiring 28) formed in a later step. By suppressing the increase in the frequency of collision between electrons and copper, it is possible to prevent the movement of copper constituting the embedded wiring, so that the electromigration resistance at the interface between the embedded wiring 23 and the plug (embedded wiring 28) is improved. can do.

【0069】(実施の形態3)本実施の形態3は、前記
実施の形態1および前記実施の形態2において、図6〜
図8および図9〜図12を用いてそれぞれ説明した、プ
ラグ(埋め込み配線28)の径を埋め込み配線23の幅
以上とする半導体集積回路装置の製造方法に本発明を適
用したものである。その他の部材および製造工程は前記
実施の形態1または前記実施の形態2と同様であるの
で、それら同様の部材および工程についての説明は省略
する。
(Embodiment 3) Embodiment 3 differs from Embodiment 1 and Embodiment 2 in that FIGS.
The present invention is applied to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device in which the diameter of the plug (embedded wiring 28) is equal to or larger than the width of the embedded wiring 23, as described with reference to FIGS. 8 and 9 to 12, respectively. The other members and manufacturing steps are the same as those in the first embodiment or the second embodiment, and the description of the same members and steps will be omitted.

【0070】次に、上記した半導体集積回路装置の製造
方法を図13〜図16に従って工程順に説明する。な
お、図13〜図16においては、本実施の形態3の説明
のために配線溝19および接続孔25a付近のみを拡大
して図示する。
Next, a method of manufacturing the above-described semiconductor integrated circuit device will be described in the order of steps with reference to FIGS. 13 to 16, only the vicinity of the wiring groove 19 and the connection hole 25a is illustrated in an enlarged manner for the description of the third embodiment.

【0071】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において図1〜図8を用い
て説明した製造方法、または前記実施の形態2において
図9〜図12を用いて説明した製造方法と同様である
が、図13〜図16に示すように、プラグ(埋め込み配
線28)の径を埋め込み配線23の幅以上とするもので
ある。
The method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment is the same as the method described with reference to FIGS. 1 to 8 in the first embodiment, or FIGS. This is the same as the manufacturing method described above, except that the diameter of the plug (embedded wiring 28) is equal to or larger than the width of the embedded wiring 23, as shown in FIGS.

【0072】図13(a)、図14(a)、図15
(a)および図16(a)は、同図(b)中のB−B線
における断面図であり、図13〜図16中の(b)図に
おいては、説明のために絶縁膜24の図示は省略してい
る。
FIGS. 13 (a), 14 (a), 15
(A) and FIG. 16 (a) are cross-sectional views taken along line BB in FIG. 16 (b). In FIGS. 13 (b) to 16 (b), the insulating film 24 is illustrated for explanation. The illustration is omitted.

【0073】図13は、プラグ(埋め込み配線28)の
底面の形状が円形で、その径が埋め込み配線23の幅よ
りも大きくなる場合(プラグ(埋め込み配線28)の径
>埋め込み配線23の幅)である。
FIG. 13 shows a case where the bottom surface of the plug (embedded wiring 28) is circular and its diameter is larger than the width of the embedded wiring 23 (diameter of plug (embedded wiring 28)> width of embedded wiring 23). It is.

【0074】図14は、プラグ(埋め込み配線28)の
底面の形状が楕円形で、その長径および短径がともに埋
め込み配線23の幅よりも大きくなる場合(プラグ(埋
め込み配線28)の長径>埋め込み配線23の幅、プラ
グ(埋め込み配線28)の短径>埋め込み配線23の
幅)である。
FIG. 14 shows a case where the shape of the bottom surface of the plug (embedded wiring 28) is elliptical and both the major axis and the minor axis are larger than the width of the embedded wiring 23 (the major axis of the plug (embedded wiring 28)> embedding). The width of the wiring 23, the minor diameter of the plug (embedded wiring 28)> the width of the embedded wiring 23).

【0075】図15は、プラグ(埋め込み配線28)の
底面の形状が楕円形で、その長径が埋め込み配線23の
幅より大きくなり(プラグ(埋め込み配線28)の長径
>埋め込み配線23の幅)、その短径が埋め込み配線2
3の幅以下となる場合(プラグ(埋め込み配線28)の
短径≦埋め込み配線23の幅)である。この時、プラグ
(埋め込み配線28)の底面積は、前記実施の形態1に
おいて図7および図8を用いて示した場合よりも小さく
ならないようにプラグ(埋め込み配線28)の短径を設
定するものとする。
FIG. 15 shows that the shape of the bottom surface of the plug (embedded wiring 28) is elliptical and its major axis is larger than the width of the embedded wiring 23 (the major axis of the plug (embedded wiring 28)> the width of the embedded wiring 23). The short diameter is the embedded wiring 2
3 (shorter diameter of plug (embedded wiring 28) ≦ width of embedded wiring 23). At this time, the minor diameter of the plug (embedded wiring 28) is set so that the bottom area of the plug (embedded wiring 28) is not smaller than the case shown in FIGS. 7 and 8 in the first embodiment. And

【0076】図16は、プラグ(埋め込み配線28)の
底面の形状が楕円形で、その長径方向は、埋め込み配線
23の配線長方向と直交する場合である。プラグ(埋め
込み配線28)の長径は、埋め込み配線23の幅より大
きくなり(プラグ(埋め込み配線28)の長径>埋め込
み配線23の幅)、短径は埋め込み配線23の幅以下と
なる(プラグ(埋め込み配線28)の短径≦埋め込み配
線23の幅)。この時、プラグ(埋め込み配線28)の
底面積は、前記実施の形態1において図7および図8を
用いて示した場合よりも小さくならないようにプラグ
(埋め込み配線28)の短径を設定するものとする。
FIG. 16 shows a case where the bottom surface of the plug (embedded wiring 28) has an elliptical shape and its major axis direction is orthogonal to the wiring length direction of the embedded wiring 23. The major axis of the plug (embedded wiring 28) is larger than the width of the embedded wiring 23 (the major axis of the plug (embedded wiring 28)> the width of the embedded wiring 23), and the minor axis is equal to or less than the width of the embedded wiring 23 (plug (embedded wiring 28)). Minor diameter of wiring 28) ≦ width of embedded wiring 23). At this time, the minor diameter of the plug (embedded wiring 28) is set so that the bottom area of the plug (embedded wiring 28) is not smaller than the case shown in FIGS. 7 and 8 in the first embodiment. And

【0077】本実施の形態3においては、図13〜図1
6の(b)図に示すように、プラグ(埋め込み配線2
8)の底面の形状が円形となっている場合には、その径
が埋め込み配線23の幅よりも大きくなる。また、プラ
グ(埋め込み配線28)の底面の形状が楕円形となって
いる場合には、少なくともその長径が埋め込み配線23
の幅よりも大きくなっている。そのため、プラグ(埋め
込み配線28)と埋め込み配線23との接触面積を前記
実施の形態1の場合よりも増大することができる。その
結果、プラグ(埋め込み配線28)と埋め込み配線23
との界面において、電流密度を小さくすることが可能と
なる。電流密度が小さくなることにより、プラグ(埋め
込み配線28)と埋め込み配線23との界面において発
生するジュール熱を低減することができる。よって、、
ジュール熱に起因するプラグ(埋め込み配線28)と埋
め込み配線23との界面におけるエレクトロマイグレー
ションを防ぐことが可能となる。
In the third embodiment, FIGS.
6B, as shown in FIG.
If the shape of the bottom surface of 8) is circular, the diameter is larger than the width of the embedded wiring 23. In the case where the shape of the bottom surface of the plug (embedded wiring 28) is elliptical, at least its long diameter is equal to that of the embedded wiring 23.
Is larger than the width. Therefore, the contact area between the plug (embedded wiring 28) and the embedded wiring 23 can be increased as compared with the case of the first embodiment. As a result, the plug (embedded wiring 28) and the embedded wiring 23
At the interface with the substrate, the current density can be reduced. As the current density decreases, Joule heat generated at the interface between the plug (embedded wiring 28) and the embedded wiring 23 can be reduced. Therefore,
Electromigration at the interface between the plug (buried wiring 28) and the buried wiring 23 caused by Joule heat can be prevented.

【0078】また、プラグ(埋め込み配線28)と埋め
込み配線23との接触面積が、前記実施の形態1の場合
よりも増大した形状となったことにより、埋め込み配線
23と後の工程で形成されるプラグ(埋め込み配線2
8)との界面において、電界集中に起因する電子と銅の
衝突頻度の増大を抑制することが可能となる。電子と銅
の衝突頻度の増大を抑制することにより、埋め込み配線
を構成する銅の移動を防ぐことができるので、上記した
埋め込み配線23とプラグ(埋め込み配線28)との界
面におけるエレクトロマイグレーション耐性を向上する
ことができる。
Further, since the contact area between the plug (embedded wiring 28) and the embedded wiring 23 becomes larger than that of the first embodiment, it is formed in the embedded wiring 23 and a later step. Plug (Embedded wiring 2
At the interface with 8), it is possible to suppress an increase in the frequency of collision between electrons and copper due to electric field concentration. By suppressing the increase in the frequency of collision between electrons and copper, it is possible to prevent the movement of copper constituting the embedded wiring, so that the electromigration resistance at the interface between the embedded wiring 23 and the plug (embedded wiring 28) is improved. can do.

【0079】なお、本実施の形態3の図13〜図16中
においては、埋め込み配線23とプラグ(埋め込み配線
28)との接続部の形状が、前記実施の形態2において
図12を用いて説明した形状となっている場合につい
て、本発明を適用することを例示したが、前記実施の形
態1における図7〜図8および前記実施の形態2におけ
る図9〜図11を用いて説明した場合に適用することも
可能である。
In FIGS. 13 to 16 of the third embodiment, the shape of the connection between the embedded wiring 23 and the plug (embedded wiring 28) is described with reference to FIG. 12 in the second embodiment. The case where the present invention is applied to the case having the shape described above has been described as an example. However, in the case described with reference to FIGS. 7 to 8 in the first embodiment and FIGS. 9 to 11 in the second embodiment, It is also possible to apply.

【0080】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0081】また、たとえば、前記実施の形態1におい
ては、下層配線となる埋め込み配線を、その配線長方向
に拡大することで、上層からのプラグの目外れマージン
を拡大する場合について例示したが、下層配線となる埋
め込み配線を、その配線幅方向に拡大することで、上層
からのプラグの目外れマージンを拡大してもよい。
Further, for example, in the first embodiment, the case where the margin for unplugging the plug from the upper layer is expanded by expanding the buried wiring as the lower wiring in the wiring length direction has been described. By expanding the buried wiring serving as the lower-layer wiring in the width direction of the wiring, the margin for unplugging the plug from the upper layer may be expanded.

【0082】また、たとえば、前記実施の形態1におい
ては、埋め込み配線のバリア導体膜として、スパッタリ
ング法により窒化タンタル膜を堆積する場合を例示した
が、スパッタリング法により窒化タングステン(WN)
膜を堆積してもよい。
For example, in the first embodiment, a case where a tantalum nitride film is deposited by a sputtering method as a barrier conductor film of a buried wiring is illustrated, but tungsten nitride (WN) is deposited by a sputtering method.
A film may be deposited.

【0083】また、本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、ダマシン法を用いた配線形成プロセスにより製
造する、たとえばロジックLSIをはじめとした各種L
SIなどへの適用が可能である。
Further, the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device by a wiring forming process using a damascene method.
Application to SI and the like is possible.

【0084】[0084]

【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。(1)本発明によれば、プラグと埋め
込み配線との接続部付近において、その埋め込み配線を
配線長方向または配線幅方向に拡大しているので、プラ
グと埋め込み配線とを接続する際の目外れを防ぐことが
できる。 (2)本発明によれば、接続孔を落とし込む下層配線で
ある埋め込み配線の目外れマージンを拡大しているの
で、埋め込み配線およびプラグを構成する銅のエレクト
ロマイグレーションを防ぐことができる。 (3)本発明によれば、プラグと埋め込み配線との接触
面積を増大することができるので、プラグと埋め込み配
線との接続部におけるジュール熱の発生を防ぐことがで
きる。 (4)本発明によれば、プラグと埋め込み配線との接続
部におけるジュール熱の発生を防ぐことができるので、
ジュール熱に起因するプラグと埋め込み配線との界面に
おける銅のエレクトロマイグレーションを防ぐことがで
きる。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows. (1) According to the present invention, the buried wiring is expanded in the wiring length direction or the wiring width direction in the vicinity of the connection portion between the plug and the buried wiring. Can be prevented. (2) According to the present invention, since the uncovered margin of the buried wiring, which is the lower wiring for dropping the connection hole, is enlarged, electromigration of copper constituting the buried wiring and the plug can be prevented. (3) According to the present invention, since the contact area between the plug and the embedded wiring can be increased, it is possible to prevent the generation of Joule heat at the connection between the plug and the embedded wiring. (4) According to the present invention, Joule heat can be prevented from being generated at the connection between the plug and the embedded wiring.
Electromigration of copper at the interface between the plug and the buried wiring due to Joule heat can be prevented.

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

【図1】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法の一例を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 according to an embodiment of the present invention.

【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】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。
FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following that of FIG. 3;

【図5】図4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. 4;

【図6】(a)および(b)は図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および要部平面図であ
る。
FIGS. 6A and 6B are a cross-sectional view and a plan view of a main part of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following that of FIG. 5;

【図7】(a)および(b)は図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および要部平面図であ
る。
7A and 7B are a cross-sectional view and a plan view of a main part of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following that of FIG. 6;

【図8】(a)および(b)は本発明の一実施の形態で
ある半導体集積回路装置の製造方法の一例を示した要部
断面図および要部平面図である。
FIGS. 8A and 8B are a main part cross-sectional view and a main part plan view illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法の一例を示した要部断面図である。
FIG. 9 is a fragmentary cross-sectional view showing one example of the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図10】本発明の一実施の形態である半導体集積回路
装置の製造方法の一例を示した要部断面図である。
FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional view showing one example of the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図11】本発明の一実施の形態である半導体集積回路
装置の製造方法の一例を示した要部断面図である。
FIG. 11 is a fragmentary cross-sectional view showing one example of the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図12】本発明の一実施の形態である半導体集積回路
装置の製造方法の一例を示した要部断面図である。
FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view showing one example of the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図13】(a)および(b)は本発明の一実施の形態
である半導体集積回路装置の製造方法の一例を示した要
部断面図および要部平面図である。
FIGS. 13A and 13B are a main part cross-sectional view and a main part plan view showing an example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.

【図14】(a)および(b)は本発明の一実施の形態
である半導体集積回路装置の製造方法の一例を示した要
部断面図および要部平面図である。
14 (a) and (b) are a fragmentary cross-sectional view and a fragmentary plan view illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.

【図15】(a)および(b)は本発明の一実施の形態
である半導体集積回路装置の製造方法の一例を示した要
部断面図および要部平面図である。
FIGS. 15A and 15B are a main part cross-sectional view and a main part plan view illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.

【図16】(a)および(b)は本発明の一実施の形態
である半導体集積回路装置の製造方法の一例を示した要
部断面図および要部平面図である。
16 (a) and (b) are a fragmentary cross-sectional view and a fragmentary plan view illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 4 酸化シリコン膜 5 酸化シリコン膜 6 素子分離溝 7 p型ウエル 9 ゲート酸化膜 10 ゲート電極 11a キャップ絶縁膜 11b サイドウォールスペーサ 12 n-型半導体領域 13 n+型半導体領域 14 絶縁膜 15 接続孔 16 プラグ 16a バリア導体膜 16b 導電性膜 17 エッチストッパ膜(第1絶縁膜) 18 絶縁膜(第1絶縁膜) 19 配線溝 20 バリア導体膜(第1導電性膜) 21 導電性膜(第1導電性膜) 23 埋め込み配線(第1配線) 24 絶縁膜(第2絶縁膜) 24a バリア絶縁膜 24b 絶縁膜 24c エッチストッパ膜 24d 絶縁膜 25a 接続孔(第1接続孔) 25b 配線溝 26 バリア導体膜 27 導電性膜 28 埋め込み配線Reference Signs List 1 semiconductor substrate 4 silicon oxide film 5 silicon oxide film 6 element isolation groove 7 p-type well 9 gate oxide film 10 gate electrode 11a cap insulating film 11b sidewall spacer 12 n type semiconductor region 13 n + type semiconductor region 14 insulating film 15 Connection hole 16 Plug 16a Barrier conductor film 16b Conductive film 17 Etch stopper film (first insulating film) 18 Insulating film (first insulating film) 19 Wiring groove 20 Barrier conductor film (first conductive film) 21 Conductive film ( (First conductive film) 23 embedded wiring (first wiring) 24 insulating film (second insulating film) 24a barrier insulating film 24b insulating film 24c etch stopper film 24d insulating film 25a connection hole (first connection hole) 25b wiring groove 26 Barrier conductor film 27 Conductive film 28 Embedded wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳥居 克裕 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 山口 日出 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 HH04 HH12 HH21 HH25 HH27 HH28 HH29 HH30 HH32 HH33 JJ01 JJ12 JJ19 JJ33 KK01 KK21 KK25 KK32 KK33 LL04 MM01 MM02 MM07 MM12 MM13 NN06 NN07 NN11 NN13 PP09 PP15 PP16 PP21 PP27 PP28 PP33 QQ09 QQ10 QQ25 QQ37 QQ48 QQ58 QQ59 QQ65 QQ73 QQ75 QQ92 QQ94 RR04 RR06 RR09 RR11 SS04 SS11 SS15 TT02 TT08 XX05 XX15  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Katsuhiro Torii Inventor, Device Development Center, Hitachi, Ltd. 6-16, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo (72) Inventor Hideki Yamaguchi 6-16, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo F-term in the Hitachi, Ltd. Device Development Center Co., Ltd. F-term (reference) PP28 PP33 QQ09 QQ10 QQ25 QQ37 QQ48 QQ58 QQ59 QQ65 QQ73 QQ75 QQ92 QQ94 RR04 RR06 RR09 RR11 SS04 SS11 SS15 TT02 TT08 XX05 XX15

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)半導体基板の主面上に堆積された
第1絶縁膜をエッチングすることによって配線溝を形成
する工程、(b)前記配線溝の内部を含む前記第1絶縁
膜の上部に第1導電性膜を堆積する工程、(c)前記配
線溝の外部の前記第1導電性膜を化学的および機械的に
研磨して、前記配線溝内に前記第1導電性膜を残すこと
により、第1配線を形成する工程、(d)前記第1絶縁
膜および前記第1配線の上部に第2絶縁膜を堆積する工
程、(e)前記第2絶縁膜をエッチングすることによっ
て前記第1配線に達する第1接続孔を形成する工程、を
含み、前記第1配線は前記第1接続孔との界面において
その長さ方向および幅方向の少なくとも一方を拡大して
形成することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
(A) forming a wiring groove by etching a first insulating film deposited on a main surface of a semiconductor substrate; and (b) forming a wiring groove in the first insulating film including the inside of the wiring groove. Depositing a first conductive film on the top, and (c) chemically and mechanically polishing the first conductive film outside the wiring groove, so that the first conductive film is formed in the wiring groove. Forming a first wiring, leaving (d) depositing a second insulating film on the first insulating film and the first wiring, and (e) etching the second insulating film. Forming a first connection hole reaching the first wiring, wherein the first wiring is formed by enlarging at least one of a length direction and a width direction at an interface with the first connection hole. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項2】 (a)半導体基板の主面上に堆積された
第1絶縁膜をエッチングすることによって配線溝を形成
する工程、(b)前記配線溝の内部を含む前記第1絶縁
膜の上部に第1導電性膜を堆積する工程、(c)前記配
線溝の外部の前記第1導電性膜を化学的および機械的に
研磨して、前記配線溝内に前記第1導電性膜を残すこと
により、第1配線を形成する工程、(d)前記第1絶縁
膜および前記第1配線の上部に第2絶縁膜を堆積する工
程、(e)前記第2絶縁膜をエッチングすることによっ
て前記第1配線に達する第1接続孔を形成する工程、を
含み、前記第1接続孔はオーバーエッチングにより前記
第1配線の内部に達するように形成することを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。
(A) forming a wiring groove by etching a first insulating film deposited on a main surface of a semiconductor substrate; and (b) forming a wiring groove in the first insulating film including the inside of the wiring groove. Depositing a first conductive film on the top, and (c) chemically and mechanically polishing the first conductive film outside the wiring groove, so that the first conductive film is formed in the wiring groove. Forming a first wiring, leaving (d) depositing a second insulating film on the first insulating film and the first wiring, and (e) etching the second insulating film. Forming a first connection hole reaching the first wiring, wherein the first connection hole is formed so as to reach the inside of the first wiring by over-etching. Method.
【請求項3】 (a)半導体基板の主面上に堆積された
第1絶縁膜をエッチングすることによって配線溝を形成
する工程、(b)前記配線溝の内部を含む前記第1絶縁
膜の上部に第1導電性膜を堆積する工程、(c)前記配
線溝の外部の前記第1導電性膜を化学的および機械的に
研磨して、前記配線溝内に前記第1導電性膜を残すこと
により、第1配線を形成する工程、(d)前記第1絶縁
膜および前記第1配線の上部に第2絶縁膜を堆積する工
程、(e)前記第2絶縁膜をエッチングすることによっ
て前記第1配線に達する第1接続孔を形成する工程、を
含み、前記第1配線は前記第1接続孔との界面において
その長さ方向および幅方向の少なくとも一方を拡大して
形成し、前記第1接続孔は開孔形を円形または楕円形と
して形成し、その開孔形が円形の場合には径を前記第1
配線の幅より大きくし、その開孔形が楕円形の場合には
少なくとも長径を前記第1配線の幅より大きくすること
を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
3. A step of forming a wiring groove by etching a first insulating film deposited on a main surface of a semiconductor substrate, and FIG. Depositing a first conductive film on the top, and (c) chemically and mechanically polishing the first conductive film outside the wiring groove, so that the first conductive film is formed in the wiring groove. Forming a first wiring, leaving (d) depositing a second insulating film on the first insulating film and the first wiring, and (e) etching the second insulating film. Forming a first connection hole reaching the first wiring, wherein the first wiring is formed by enlarging at least one of a length direction and a width direction at an interface with the first connection hole; The first connection hole is formed as a circular or elliptical opening. If the hole is circular, adjust the diameter to the first
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the width is larger than the width of a wiring, and when the opening shape is an elliptical shape, at least the major axis is larger than the width of the first wiring.
【請求項4】 (a)半導体基板の主面上に堆積された
第1絶縁膜をエッチングすることによって配線溝を形成
する工程、(b)前記配線溝の内部を含む前記第1絶縁
膜の上部に第1導電性膜を堆積する工程、(c)前記配
線溝の外部の前記第1導電性膜を化学的および機械的に
研磨して、前記配線溝内に前記第1導電性膜を残すこと
により、第1配線を形成する工程、(d)前記第1絶縁
膜および前記第1配線の上部に第2絶縁膜を堆積する工
程、(e)前記第2絶縁膜をエッチングすることによっ
て前記第1配線に達する第1接続孔を形成する工程、を
含み、前記第1接続孔は開孔形を円形または楕円形とし
てオーバーエッチングにより前記第1配線の内部に達す
るように形成し、その開孔形が円形の場合には径を前記
第1配線の幅より大きくし、その開孔形が楕円形の場合
には少なくとも長径を前記第1配線の幅より大きくする
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
4. A step of forming a wiring groove by etching a first insulating film deposited on a main surface of a semiconductor substrate, and b. Depositing a first conductive film on the top, and (c) chemically and mechanically polishing the first conductive film outside the wiring groove, so that the first conductive film is formed in the wiring groove. Forming a first wiring, leaving (d) depositing a second insulating film on the first insulating film and the first wiring, and (e) etching the second insulating film. Forming a first connection hole reaching the first wiring, wherein the first connection hole is formed so as to reach the inside of the first wiring by overetching with an opening shape of a circle or an ellipse, If the opening shape is circular, the diameter is larger than the width of the first wiring. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein, when the opening is elliptical, at least the major axis is larger than the width of the first wiring.
【請求項5】 半導体基板の主面上に第1絶縁膜が堆積
され、その第1絶縁膜の一部に形成された配線溝内に第
1導電性膜を埋め込むことで形成された第1配線と、前
記第1絶縁膜および前記第1配線の上部に堆積された第
2絶縁膜の一部に形成された第1接続孔とを含む半導体
集積回路装置であって、前記第1接続孔は前記第1配線
に達し、前記第1配線は前記第1接続孔との界面におい
てその長さ方向および幅方向の少なくとも一方が拡大し
ていることを特徴とする半導体集積回路装置。
5. A first insulating film formed by depositing a first insulating film on a main surface of a semiconductor substrate and embedding a first conductive film in a wiring groove formed in a part of the first insulating film. A semiconductor integrated circuit device comprising: a wiring; a first connection hole formed in a part of the first insulation film and a second insulation film deposited on the first wiring; Reaches the first wiring, and at least one of a length direction and a width direction of the first wiring is enlarged at an interface with the first connection hole.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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