JP2002198372A - Semiconductor device and its fabrication method - Google Patents
Semiconductor device and its fabrication methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造方法に係り、特に半導体デバイスにおける微細・高
アスペクト比の穴(ヴァイアホール、コンタクトホール
など)を金属で埋め込む方法、あるいは/および配線パ
ターンを形成する方法、およびそのような方法で製造さ
れたパターンを有する半導体デバイスに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for embedding a fine and high aspect ratio hole (via hole, contact hole, etc.) in a semiconductor device with a metal, and / or a wiring pattern. The present invention relates to a method of forming and a semiconductor device having a pattern manufactured by such a method.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体デバイスは多層の配線層が形成さ
れているが、多層配線の製造工程において、以下の手順
を繰り返すことで形成される。2. Description of the Related Art A semiconductor device has a multi-layered wiring layer, which is formed by repeating the following procedure in a multi-layered wiring manufacturing process.
【0003】1) フォトレジストプロセスにより、絶縁
膜にヴァイアホール(あるいはコンタクトホール)を形
成する。[0003] 1) Via holes (or contact holes) are formed in an insulating film by a photoresist process.
【0004】2) ヴァイアホール(あるいはコンタクト
ホール)内に導電性物質を埋め込む、 3) 配線層を成膜する。2) A conductive material is buried in via holes (or contact holes). 3) A wiring layer is formed.
【0005】4) フォトレジストプロセスにより、配線
パターンを形成する 5) 絶縁膜を成膜する 上記手順のうち、2)と3)は同じ工程で行われる場合もあ
るし、全く別な工程としてシリーズに行われる場合もあ
る。4) A wiring pattern is formed by a photoresist process. 5) An insulating film is formed. Of the above-mentioned procedures, 2) and 3) may be performed in the same step, or a series of completely different steps may be performed. Sometimes it is done.
【0006】前者の代表的なプロセスとして、プラズマ
スパッタなどの手段により穴埋めと配線層形成を同一金
属で同時に行うものが知られている。また、後者の代表
的なプロセスとして、フッ化タングステンなどの材料ガ
ス雰囲気でCVDにより穴埋め(プラグ形成)を行い、
その後でスパッタなどの手段により配線層を形成するも
のが知られている。As the former representative process, there is known a process in which hole filling and wiring layer formation are simultaneously performed with the same metal by means such as plasma sputtering. In addition, as a typical process of the latter, a hole is filled (plug formation) by CVD in a material gas atmosphere such as tungsten fluoride, and the like.
Thereafter, a wiring layer is formed by means such as sputtering.
【0007】また、コンタクトホールあるいはヴァイア
ホール以外にも同様に穴や溝に金属を埋め込むために、
上記した手順で行われている。Also, in order to bury metal in holes and grooves other than contact holes or via holes,
The procedure is performed as described above.
【0008】上記したフォトレジストプロセスとは、半
導体デバイスの製造工程で通常用いられているレジスト
パターンをマスクとして下地膜にパターンを形成する工
程のことで、薄膜を形成した基板の表面にレジストを塗
布し、塗布したレジストを乾燥させてから露光装置を用
いてフォトマスクに形成したパタンでレジストを露光
し、露光したレジストを現像した後、レジストをマスク
として薄膜を例えばプラズマを用いたエッチングにより
加工し、その後マスクとして用いたレジストを除去し、
基板表面を洗浄する一連の工程よりなる。The above-described photoresist process is a process of forming a pattern on a base film using a resist pattern usually used in a semiconductor device manufacturing process as a mask, and applying a resist on the surface of a substrate on which a thin film is formed. After the applied resist is dried, the resist is exposed to light using a pattern formed on a photomask using an exposure device, and the exposed resist is developed.Then, the resist is used as a mask to process a thin film by, for example, etching using plasma. , Then remove the resist used as a mask,
It consists of a series of steps for cleaning the substrate surface.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
デバイスは配線の微細化・高密度化の要求が強く、半導
体デバイスの設計ルールが0.15μmから0.1μm
と微細化が急激に進展している。これに伴い、配線自体
も微細化が進み、またヴァイアホール(あるいはコンタ
クトホール)穴径の微細化、アスペクト比の増大も急速
に進んでいる。このため、これらの微細で高アスペクト
比の穴に金属を完全に充填することが、困難になりつつ
ある。However, there is a strong demand for finer and higher-density wiring of semiconductor devices, and the design rules for semiconductor devices are in the range of 0.15 μm to 0.1 μm.
And miniaturization is progressing rapidly. Along with this, the wiring itself has been miniaturized, and the diameter of the via hole (or contact hole) has been miniaturized and the aspect ratio has been rapidly increasing. For this reason, it is becoming difficult to completely fill these fine and high aspect ratio holes with metal.
【0010】即ち、上記第一の従来技術においては、ヴ
ァイアホール入り口付近での堆積速度が最も早いため、
堆積した金属で穴の入口が塞がってしまい、ヴァイアホ
ール内部にボイドが形成されたり、下層配線との不連続
部分の発生によるコンタクト不良(いわゆる段切れ)が
発生し、結果的に完成した半導体デバイスが不良となっ
てしまう問題が発生する。成膜した金属膜を高温に加熱
してリフローさせることにより、ヴァイアホール内に充
填しようとする試みもなされているが、上記したような
微細・高アスペクト比の穴内部に完全に充填することは
極めて難しい。That is, in the first prior art, since the deposition rate near the via hole entrance is the highest,
The entrance of the hole is blocked by the deposited metal, voids are formed inside the via hole, and contact failures (so-called disconnection) occur due to the discontinuity with the lower wiring, resulting in a completed semiconductor device. However, there arises a problem that the device becomes defective. Attempts have been made to fill the via holes by heating the formed metal film to a high temperature and reflowing it.However, it is impossible to completely fill the inside of the fine and high aspect ratio holes as described above. Extremely difficult.
【0011】また、上記第2の従来技術でも同様に、穴
入口から遠いほど(穴底に近いほど)CVDガスが供給
されにくいため、極めて長い時間を必要とし、結果的に
ボイドが形成されたり、段切れが発生したりして、下層
配線とのコンタクトができなかったり、信頼度の低い半
導体デバイスが完成することになる。Similarly, in the second prior art, the farther from the hole entrance (the closer to the bottom of the hole), the more difficult it is to supply the CVD gas. Therefore, it takes an extremely long time, resulting in the formation of voids. As a result, disconnection may occur, making it impossible to make contact with the lower wiring, or a semiconductor device having low reliability may be completed.
【0012】本発明は上記従来技術の問題点を解決し、
微細・高アスペクト比のヴァイアホール(あるいはコン
タクトホール)などに金属を完全に充填し、高歩留まり
に半導体デバイスを製造する方法を提供することを目的
とする。更には、微細・高アスペクト比のヴァイアホー
ル(あるいはコンタクトホール)などに金属が完全に充
填された、高信頼性の半導体デバイスを提供することを
目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art,
It is an object of the present invention to provide a method of completely filling a metal into a via hole (or a contact hole) having a fine and high aspect ratio and manufacturing a semiconductor device with a high yield. Still another object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor device in which a metal is completely filled in a via hole (or a contact hole) having a fine and high aspect ratio.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、図1に示すような工程でヴァイアホー
ル(あるいはコンタクトホール)に、金属を充填するよ
うにした。In order to achieve the above object, according to the present invention, a metal is filled in a via hole (or a contact hole) in a process as shown in FIG.
【0014】即ち、図1にその工程を示すように、ヴァ
イアホール(あるいはコンタクトホール)を形成したウ
エハに対して、金属−有機化合物を溶媒に溶解した液体
材料を塗布する。ここで、ヴァイアホール内部表面に対
して適度の濡れ性を有する溶媒に溶解した金属−有機化
合物を使用することで、毛細管現象により液体材料を1
回供給するだけで、微細な穴内部に液体材料を充填する
ことができる。That is, as shown in FIG. 1, a liquid material obtained by dissolving a metal-organic compound in a solvent is applied to a wafer having via holes (or contact holes) formed therein. Here, by using a metal-organic compound dissolved in a solvent having an appropriate wettability with respect to the inner surface of the via hole, the liquid material is reduced by one capillary action.
The liquid material can be filled inside the fine holes only by supplying the liquid material once.
【0015】次に、液体材料を塗布したウエハを乾燥す
ることで、液体材料の溶媒が気化され、さらに焼成する
ことで金属−有機化合物が熱分解されて、金属のみが膜
として残留する。このため、コンタクトホール内部は金
属で完全に充填され、コンタクトホールの底に露出して
いる下層配線あるいは拡散層など導電部との電気的な接
続が得られる。Next, by drying the wafer on which the liquid material is applied, the solvent of the liquid material is vaporized. Further, by firing, the metal-organic compound is thermally decomposed, and only the metal remains as a film. For this reason, the inside of the contact hole is completely filled with the metal, and an electrical connection with a conductive portion such as a lower wiring or a diffusion layer exposed at the bottom of the contact hole can be obtained.
【0016】この後、ウエハ上にも形成されている金属
膜をフォトレジストプロセスによりパターニングして配
線パターンを形成しても良い。あるいは、必要に応じて
CMP(化学的機械的研磨)などの手段により、コンタ
クトホールあるいはヴァイアホール内以外の金属を除去
するとともに絶縁膜表面の平坦化を行い、コンタクトホ
ールあるいはヴァイアホール内の金属に接続する配線金
属層を改めて形成して、フォトレジストプロセスにより
パターニングした後、次工程に送ることでも良い。Thereafter, the metal film formed on the wafer may be patterned by a photoresist process to form a wiring pattern. Alternatively, if necessary, the metal other than in the contact hole or via hole is removed by means of CMP (chemical mechanical polishing) or the like, and the surface of the insulating film is flattened. A wiring metal layer to be connected may be formed again, patterned by a photoresist process, and then sent to the next step.
【0017】尚、本発明に類似の方法として、例えば特
開平7−147283号公報に開示された方法がある
が、これは非平坦な基板表面の平坦化を目的としたもの
で、対象とするコンタクトホールのアスペクト比も1〜
1.5程度を対象にしているに過ぎず、本発明が対象に
している微細・高アスペクト比の穴の内部に金属を充填
することについては考慮されていない。As a method similar to the present invention, there is, for example, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-147283, which aims at flattening a non-flat substrate surface and is an object of the present invention. Contact hole aspect ratio is 1 ~
The object of the present invention is only about 1.5, and no consideration is given to filling the inside of the fine and high aspect ratio hole with which the present invention is applied.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】まず、本発明による、微細で高ア
スペクト比の穴に金属を充填する手法について、詳細に
述べる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a method for filling a fine and high aspect ratio hole with metal according to the present invention will be described in detail.
【0019】図2(a)に示すように、Siウェハ基板
40上にCVD法により絶縁膜41を形成し、反応性イ
オンエッチング法により微細・高アスペクト比の穴42
及び溝(図示せず)を形成したものを試料とする。この
試料表面上に、図2(b)に示すように液体材料43を
滴下する。As shown in FIG. 2A, an insulating film 41 is formed on a Si wafer substrate 40 by a CVD method, and a fine and high aspect ratio hole 42 is formed by a reactive ion etching method.
And a groove (not shown) is used as a sample. A liquid material 43 is dropped on the surface of the sample as shown in FIG.
【0020】ここで使用した液体材料43は、トリフロ
ロ酢酸パラジウムをアセトニトリルとNMP(N−メチ
ル−2−ピロリドン)の混合液に溶解したもので、赤褐
色の液体である。The liquid material 43 used here is a red-brown liquid obtained by dissolving palladium trifluoroacetate in a mixture of acetonitrile and NMP (N-methyl-2-pyrrolidone).
【0021】滴下後、必要に応じて余分な液体材料を除
去し、ホットプレート上で80℃、10分間の乾燥を行
う。その後連続して250℃で30分間、大気中で焼成
した。この乾燥・焼成により、液体材料43膜から図2
(c)に示すように、パラジウム膜44が形成された。
その試料からFIB(集束イオンビーム)加工装置によ
り、ヴァイアホール断面を含む部分を厚さ0.1μm以
下の薄片として切り出し、TEM(透過形電子顕微鏡)
で観察した。After the dropping, excess liquid material is removed if necessary, and drying is performed on a hot plate at 80 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the resultant was continuously fired at 250 ° C. for 30 minutes in the air. By this drying and baking, the liquid material 43 film is removed from the liquid
As shown in (c), a palladium film 44 was formed.
A section including the via-hole section is cut out as a thin piece having a thickness of 0.1 μm or less from the sample by a FIB (focused ion beam) processing apparatus, and the TEM (transmission electron microscope) is used.
Was observed.
【0022】その結果、入り口径0.15μm、穴底径
0.1μm、深さ0.9μmの穴42(アスペクト比:
6)がパラジウムで完全に充填されていることを確認し
た。また、入り口径0.2μm、穴底径0.15μm、
深さ0.9μmの穴42(アスペクト比4.5)がパラ
ジウムで完全に充填されていることも確認した。As a result, the hole 42 having an entrance diameter of 0.15 μm, a hole bottom diameter of 0.1 μm, and a depth of 0.9 μm (aspect ratio:
It was confirmed that 6) was completely filled with palladium. The entrance diameter is 0.2 μm, the hole bottom diameter is 0.15 μm,
It was also confirmed that the hole 42 having a depth of 0.9 μm (aspect ratio 4.5) was completely filled with palladium.
【0023】更に、入り口幅0.25μm、底幅0.0
75μm、深さ0.75μmの溝がパラジウムで完全に
充填されていることを確認した。Further, the entrance width is 0.25 μm and the bottom width is 0.0
It was confirmed that the groove having a depth of 75 μm and a depth of 0.75 μm was completely filled with palladium.
【0024】ここで使用した液体材料43を穴や溝の形
成されていない平坦部に塗布し、乾燥・焼成を経て得ら
れたパラジウム膜44の比抵抗を測定した。大気中で2
50℃、30分間焼成した膜の比抵抗は100〜300
μΩ・cmであった。大気中で、300℃を越えた温度
で焼成すると、金属パラジウムが酸化するため、比抵抗
は急激に上昇した。The liquid material 43 used here was applied to a flat portion where no holes or grooves were formed, and the specific resistance of the palladium film 44 obtained by drying and firing was measured. 2 in the atmosphere
The specific resistance of the film fired at 50 ° C. for 30 minutes is 100 to 300.
μΩ · cm. When fired in air at a temperature exceeding 300 ° C., the metal palladium was oxidized, and the specific resistance increased rapidly.
【0025】一方、窒素雰囲気で焼成した場合には、3
00℃、30分間で50〜80μΩ・cm、400℃、
30分間では30〜40μΩ・cmの比抵抗が得られ
た。600℃まで温度を上げても、比抵抗の増加はなか
った。On the other hand, when firing in a nitrogen atmosphere,
00 ° C, 50-80 μΩcm for 30 minutes, 400 ° C,
After 30 minutes, a specific resistance of 30 to 40 μΩ · cm was obtained. Even when the temperature was increased to 600 ° C., the specific resistance did not increase.
【0026】尚、液体材料43膜は乾燥・焼成する事で
膜厚がおよそ1/10に減少するが、穴42内にはボイ
ドの発生は全く認められなかった。これは、焼成時の熱
分解により液体材料の体積収縮が起きるが、熱分解が絶
縁膜あるいは金属膜に接している部分から起き、体積減
少が起きても流動性が残っている液体材料が供給される
ことで体積減少を埋め合わせするために、ボイドが発生
しないと考えられる。The film thickness of the liquid material 43 is reduced to about 1/10 by drying and firing, but no voids are found in the holes 42. This is because the thermal decomposition of the liquid material during firing causes volume contraction of the liquid material, but the thermal decomposition occurs from the part in contact with the insulating film or metal film, and the liquid material that remains fluid even if the volume decreases occurs is supplied. It is considered that voids do not occur to compensate for the decrease in volume by being performed.
【0027】得られたパラジウム膜44をAES及びE
SCAで分析したが、トリフロロ酢酸パラジウムの構成
原子である炭素及びフッ素は検出限界以下であった。ま
た酸素については、大気中で焼成した場合にはパラジウ
ム膜44から検出されたが、窒素雰囲気で焼成した場合
には検出限界以下であった。The obtained palladium film 44 is coated with AES and E
Analysis by SCA showed that the constituent atoms of palladium trifluoroacetate, carbon and fluorine, were below the detection limit. Oxygen was detected from the palladium film 44 when fired in the air, but was below the detection limit when fired in a nitrogen atmosphere.
【0028】次に、本発明による微細穴または微細溝へ
金属膜の充填することを半導体デバイスの製造方法に適
用した場合について、図を用いて詳細に説明する。Next, the case where the filling of a fine hole or a fine groove with a metal film according to the present invention is applied to a method of manufacturing a semiconductor device will be described in detail with reference to the drawings.
【0029】[実施例1]図3は本発明の1実施例であ
るCMOS半導体デバイスの製造に適用した場合の製造
工程を、示している。[Embodiment 1] FIG. 3 shows a manufacturing process when applied to the manufacture of a CMOS semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【0030】図3(a)はCMOS半導体デバイスの製
造途中における断面を示している。即ち、Si基板1に
nウェル領域2、pウェル領域3が形成され、素子間分
離のためのフィールド酸化膜4、ゲート酸化膜5、6が
形成された後、多結晶Siゲート電極7,8が形成さ
れ、多結晶Siゲート電極6をマスクとしてソース−ド
レイン拡散層9,10、11,12が形成され,CMO
Sトランジスタが構成される。これらのトランジスタ上
には絶縁膜(BPSGあるいはPSG膜)15が形成さ
れ、フォトレジストプロセスを用いた反応性イオンエッ
チング技術により、電極取り出し用のコンタクトホール
16,17、18,19が形成されている。FIG. 3A shows a cross section of the CMOS semiconductor device during its manufacture. That is, after an n-well region 2 and a p-well region 3 are formed on a Si substrate 1 and a field oxide film 4 and gate oxide films 5 and 6 for element isolation are formed, polycrystalline Si gate electrodes 7 and 8 are formed. Are formed, and source-drain diffusion layers 9, 10, 11, and 12 are formed using polycrystalline Si gate electrode 6 as a mask.
An S transistor is formed. An insulating film (BPSG or PSG film) 15 is formed on these transistors, and contact holes 16, 17, 18, and 19 for taking out electrodes are formed by a reactive ion etching technique using a photoresist process. .
【0031】このコンタクトホール16,17、18,
19の寸法は、穴径が0・25〜0.15μm深さが
0.5〜1μmである。The contact holes 16, 17, 18,
The size of 19 has a hole diameter of 0.25 to 0.15 μm and a depth of 0.5 to 1 μm.
【0032】このウエハに対して、必要に応じて通常の
スパッタ技術により、コンタクトホール16,17,1
8,19内に、Ti等のバリア層(図示せず)を形成す
る。The contact holes 16, 17, 1 are formed on the wafer by a usual sputtering technique as necessary.
A barrier layer (not shown) of Ti or the like is formed in 8 and 19.
【0033】この後、図3(b)に示すように、このウ
エハ上に金属−有機化合物を溶媒に溶解した液体材料2
0を塗布する。この液体材料20は層間絶縁膜15、あ
るいはスパッタにより形成したバリア層に対して適度な
濡れ性を有しており、毛細管現象により微細なコンタク
トホール16,17,18,19内にボイドを残留する
ことなく、完全に充填される。また、絶縁膜15上にも
液体材料20膜が形成される。Thereafter, as shown in FIG. 3B, a liquid material 2 in which a metal-organic compound is dissolved in a solvent is placed on the wafer.
0 is applied. This liquid material 20 has an appropriate wettability with respect to the interlayer insulating film 15 or the barrier layer formed by sputtering, and voids are left in the fine contact holes 16, 17, 18, and 19 due to the capillary phenomenon. Without being completely filled. Further, a liquid material 20 film is also formed on the insulating film 15.
【0034】ここで液体材料20として、トリフロロ酢
酸パラジウムをアセトニトリルとN−メチル−2−ピロ
リドン(以下NMPと称する)の混合液に溶解したもの
を用いた場合について説明する。しかしこれに限定され
るものではなく、絶縁膜15であるPSGあるいはBP
SGあるいはSiO2あるいはSiNなどの材質に対し
て適度の濡れ性を有する溶媒に溶解した有機金属化合物
を適用することが可能で、最終的に形成される金属の材
質で限定される。有機溶媒に溶解されて、焼成時に熱分
解されることを考えると、パラジウム以外の金属として
は,加熱により酸化されにくい金属、即ちAu、Pt、
Ag等の貴金属、あるいはそれらを主とする合金の何れ
かを採用することが望ましい。ただし、焼成を真空雰囲
気、あるいは不活性ガス雰囲気、更には還元性ガス雰囲
気で行うならば、貴金属である必要はなく、材料の選択
範囲が広がる。Here, a case will be described in which palladium trifluoroacetate is dissolved in a mixture of acetonitrile and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) as the liquid material 20. However, the present invention is not limited to this.
An organometallic compound dissolved in a solvent having an appropriate wettability with respect to a material such as SG, SiO2, or SiN can be used, and is limited by the material of the metal finally formed. Considering that it is dissolved in an organic solvent and thermally decomposed at the time of firing, metals other than palladium are metals that are hardly oxidized by heating, that is, Au, Pt,
It is desirable to use either a noble metal such as Ag or an alloy mainly containing them. However, if firing is performed in a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere, it is not necessary to use a noble metal, and the selection range of materials is widened.
【0035】液体材料20を塗布した後、ウエハを加熱
して乾燥させる。これは溶媒を気化させて除去するため
の工程で、必ずしも独立の処理で行う必要はなく、次の
焼成工程で連続して実施しても良い。After applying the liquid material 20, the wafer is heated and dried. This is a step for vaporizing and removing the solvent, and is not necessarily performed in an independent process, but may be performed continuously in the next firing step.
【0036】次に、乾燥したウエハを電気炉、ホットプ
レートなどの手段により、焼成する。尚、上記したよう
に、焼成の初期段階で乾燥を行い、続けて焼成を行って
も良い。トリフロロ酢酸パラジウムは、大気中では25
0〜300℃、不活性ガス中であれば300〜500℃
の温度で、1〜30分間加熱することで、図3(c)に
示すように、パラジウム膜21が形成される。当然、不
活性ガス雰囲気で焼成した方が比抵抗は小さく、低抵抗
配線が必要な場合に適している。このパラジウム膜21
はコンタクトホール16,17,18,19の内部以外
に、絶縁膜15表面にも形成されるが、フォトレジスト
プロセスによりパターニングすることで、図3(d)に
示すように、第1層目の配線22、23、24、25と
して使用することができる。あるいは、化学的なエッチ
ング手段、あるいはCMP(化学的機械的研磨)によっ
て容易に除去することができるので、図3(e)に示す
ようにコンタクトホール16,17,18,19内のみ
に金属を残留させ、コンタクト26,27,28,29
として使用し、この上に通常のスパッタなどの手段によ
り第1層配線層を形成し、フォトレジストプロセスによ
りパターニングしても良い。この場合、コンタクト2
6,27,28,29と第1層配線の材質が異なること
になるが問題はない。Next, the dried wafer is fired by means such as an electric furnace or a hot plate. Note that, as described above, drying may be performed at the initial stage of firing, followed by firing. Palladium trifluoroacetate is 25
0-300 ° C, 300-500 ° C if in inert gas
By heating at a temperature of 1 to 30 minutes, a palladium film 21 is formed as shown in FIG. Naturally, firing in an inert gas atmosphere has a smaller specific resistance and is suitable when low-resistance wiring is required. This palladium film 21
Is formed on the surface of the insulating film 15 in addition to the inside of the contact holes 16, 17, 18, and 19, and is patterned by a photoresist process to form the first layer as shown in FIG. It can be used as the wirings 22, 23, 24, 25. Alternatively, since metal can be easily removed by a chemical etching means or CMP (chemical mechanical polishing), as shown in FIG. 3 (e), metal is deposited only in the contact holes 16, 17, 18, and 19. Leave the contacts 26, 27, 28, 29
And a first wiring layer may be formed thereon by ordinary sputtering or the like, and may be patterned by a photoresist process. In this case, contact 2
6, 27, 28 and 29 and the material of the first layer wiring are different, but there is no problem.
【0037】この方法により、半導体デバイスの微細化
・高密度化の影響を最も受けやすいコンタクトホール
を、ボイドや段切れを発生させることなく、金属で完全
に充填することができる。According to this method, the contact hole which is most susceptible to the miniaturization and high-density of the semiconductor device can be completely filled with the metal without generating voids or disconnections.
【0038】[実施例2]更に、本発明による半導体製
造方法の別な実施例について、詳細に説明する。[Embodiment 2] Another embodiment of the semiconductor manufacturing method according to the present invention will be described in detail.
【0039】図4は本発明の1実施例であるCMOS半
導体デバイスの製造方法における製造工程を示してい
る。尚、図中における半導体デバイスは、それぞれ断面
図で示している。FIG. 4 shows a manufacturing process in a method of manufacturing a CMOS semiconductor device according to one embodiment of the present invention. The semiconductor devices in the figures are shown in cross-sectional views.
【0040】図4(a)において、Si基板1にnウェ
ル領域2、pウェル領域3が形成され、素子間分離のた
めのフィールド酸化膜4、ゲート酸化膜5、6が形成さ
れた後、多結晶Siゲート電極7,8が形成され、多結
晶Siゲート電極7,8をマスクとしてソース−ドレイ
ン拡散層9,10、11,12が形成され,CMOSト
ランジスタが構成される。これらのトランジスタ上には
絶縁膜(BPSGあるいはPSG膜)15が形成され、
反応性イオンエッチング技術により電極取り出し用のコ
ンタクトホール16,17、18,19が形成される。
その後、スパッタリング法などによりAl等の金属をコ
ンタクトホール16,17,18,19内に堆積すると
共に絶縁膜15表面には配線用金属膜が形成されて、フ
ォトレジストプロセスにより、第1層の配線パターンが
形成され、更にそれらの全面に層間絶縁膜30が形成さ
れている。In FIG. 4A, after an n-well region 2 and a p-well region 3 are formed in a Si substrate 1, a field oxide film 4 and gate oxide films 5 and 6 for element isolation are formed. Polycrystalline Si gate electrodes 7, 8 are formed, and source-drain diffusion layers 9, 10, 11, 12 are formed using polycrystalline Si gate electrodes 7, 8 as a mask, thereby forming a CMOS transistor. An insulating film (BPSG or PSG film) 15 is formed on these transistors,
Contact holes 16, 17, 18, and 19 for taking out electrodes are formed by the reactive ion etching technique.
Thereafter, a metal such as Al is deposited in the contact holes 16, 17, 18, and 19 by a sputtering method and a wiring metal film is formed on the surface of the insulating film 15, and the wiring of the first layer is formed by a photoresist process. Patterns are formed, and an interlayer insulating film 30 is formed on the entire surface.
【0041】次に、図4(b)に示すように、層間絶縁
膜30には多層に形成される配線層間の接続を行うため
のヴァイアホール31,32が反応性イオンエッチング
などにより形成される。ヴァイアトホール31,32は
半導体デバイスの設計ルール微細化に伴って年々微細化
が進み、最先端デバイスでは直径0.15μm、深さ
2.5μm、アスペクト比16を越えるようなものまで
出現しており、更に微細化・高アスペクト化が進展する
ことは明白である。このような微細・高アスペクトのヴ
ァイアホールに金属を従来のスパッタリング、CVDな
どの手法で、ボイドあるいは段切れを発生させることな
く充填することは、極めて困難となっている。Next, as shown in FIG. 4B, via holes 31 and 32 for making connections between wiring layers formed in multiple layers are formed in the interlayer insulating film 30 by reactive ion etching or the like. . The via holes 31 and 32 have been miniaturized year by year with the miniaturization of the design rules of semiconductor devices, and the most advanced devices have emerged to have a diameter of 0.15 μm, a depth of 2.5 μm, and an aspect ratio exceeding 16. It is clear that further miniaturization and higher aspect ratio will progress. It is extremely difficult to fill such fine and high-aspect via holes with a conventional technique such as sputtering or CVD without generating voids or disconnections.
【0042】本発明では、図4(c)に示すように、こ
のウエハ上に金属−有機化合物を溶媒に溶解した液体材
料35を塗布する。この液体材料35は層間絶縁膜30
に対して適度な濡れ性を有しており、毛細管現象によ
り、微細なヴァイアホール31,32内にボイドを残留
することなく、完全に充填される。また、絶縁膜30上
にも液体材料35膜が形成される。In the present invention, as shown in FIG. 4C, a liquid material 35 in which a metal-organic compound is dissolved in a solvent is applied onto the wafer. This liquid material 35 is used for the interlayer insulating film 30.
It has an appropriate wettability with respect to, and is completely filled without leaving voids in the fine via holes 31 and 32 by capillary action. Also, a liquid material 35 film is formed on the insulating film 30.
【0043】ここで液体材料として、トリフロロ酢酸パ
ラジウムをアセトニトリルとN−メチル−2−ピロリド
ン(以下NMPと称する)の混合液に溶解したものを用
いた場合について説明する。しかしこれに限定されるも
のではなく、絶縁膜30であるSiO2あるいはSiN
などの材質に対して適度の濡れ性を有する溶媒に溶解し
た有機金属化合物を適用することが可能で、最終的に形
成される金属の材質で限定される。有機溶媒に溶解され
て、焼成時に熱分解されることを考えると、パラジウム
以外の金属としては,焼成時の加熱により酸化されにく
い金属、即ちAu、Pt、Ag等の貴金属あるいはそれ
らを主とする合金が望ましい。ただし、焼成を真空雰囲
気、あるいは不活性ガス雰囲気、更には還元性ガス雰囲
気で行うならば、貴金属である必要はなく、材料の選択
範囲が広がる。Here, a case will be described where palladium trifluoroacetate is dissolved in a mixture of acetonitrile and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) as the liquid material. However, the present invention is not limited to this.
It is possible to apply an organometallic compound dissolved in a solvent having an appropriate wettability with respect to such a material, and the material is limited by the material of the finally formed metal. Considering that it is dissolved in an organic solvent and thermally decomposed at the time of firing, the metal other than palladium is a metal which is hardly oxidized by heating at the time of firing, that is, a precious metal such as Au, Pt, Ag or the like. Alloys are preferred. However, if firing is performed in a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere, it is not necessary to use a noble metal, and the selection range of materials is widened.
【0044】液体材料35を塗布した後、ウエハを加熱
して乾燥させる。これは溶媒を気化して除去するための
工程で、必ずしも独立の処理で行う必要はなく、次の焼
成工程で連続して実施しても良い。After applying the liquid material 35, the wafer is heated and dried. This is a step for vaporizing and removing the solvent, and is not necessarily performed in an independent process, but may be performed continuously in the next firing step.
【0045】次に、乾燥したウエハを電気炉、ホットプ
レートなどの手段により、焼成する。尚、上記したよう
に、焼成の初期段階で乾燥を行い、続けて焼成を行って
も良い。トリフロロ酢酸パラジウムは、大気中では25
0〜300℃、不活性ガス中であれば300〜450℃
の温度で、1〜30分間加熱することで、パラジウム膜
36が形成される。当然、不活性ガス雰囲気で焼成した
方が比抵抗が小さく、低抵抗配線が必要な場合に適して
いる。このパラジウム膜36はヴァイアホール31,3
2内以外に、絶縁膜30表面にも形成されるが、化学的
なエッチングあるいはCMP(化学的機械的研磨)によ
って容易に除去することができる。図4(d)はCMP
によって絶縁膜上のパラジウム膜を除去すると共に、絶
縁膜30表面の平坦化を実施した後の断面を示してあ
る。絶縁膜30表面のパラジウム膜が除去された後に
は、ヴァイアホール31,32内のみにパラジウム膜が
充填された状態で残される。Next, the dried wafer is fired by means such as an electric furnace or a hot plate. Note that, as described above, drying may be performed at the initial stage of firing, followed by firing. Palladium trifluoroacetate is 25
0 to 300 ° C, 300 to 450 ° C if in an inert gas
By heating at a temperature of 1 to 30 minutes, a palladium film 36 is formed. Naturally, firing in an inert gas atmosphere has a lower specific resistance and is suitable when low-resistance wiring is required. This palladium film 36 is used for the via holes 31 and 3.
Although formed on the surface of the insulating film 30 in addition to the inside, it can be easily removed by chemical etching or CMP (chemical mechanical polishing). FIG. 4D shows CMP.
2 shows a cross section after the palladium film on the insulating film is removed and the surface of the insulating film 30 is flattened. After the palladium film on the surface of the insulating film 30 is removed, only the via holes 31 and 32 are left in a state where the palladium film is filled.
【0046】次に、図4(e)に示すように、ウエハ上
にスパッタリングなどの手法により、配線を形成するた
めの金属薄膜37を形成する。材料としては、Al、C
u、Mo、W、Tiなどの金属、あるいはそれらを主成
分とする合金などから選ばれる。Next, as shown in FIG. 4E, a metal thin film 37 for forming wiring is formed on the wafer by a method such as sputtering. As materials, Al, C
It is selected from metals such as u, Mo, W, and Ti, or alloys containing these as main components.
【0047】成膜後、通常のフォトレジストプロセスに
より、図4(f)に示すように、配線パターン38、3
9が形成され、次の工程に送られる。After the film formation, the wiring patterns 38, 3 are formed by a normal photoresist process, as shown in FIG.
9 is formed and sent to the next step.
【0048】更に配線層を形成する場合には、次工程に
おいても必要に応じて上記した工程が繰り返される。ヴ
ァイアホールの径やアスペクト比の観点から、従来手法
で形成可能な場合は従来手法で形成しても良い。When a wiring layer is further formed, the above-mentioned steps are repeated as necessary in the next step. From the viewpoint of the diameter and the aspect ratio of the via hole, when the hole can be formed by the conventional method, the hole may be formed by the conventional method.
【0049】上記方法により、従来のスパッタリングや
CVDの手法では完全に充填することが困難であった微
細・高アスペクト比のヴァイアホールに金属を完全に充
填することができ、半導体デバイスを高歩留まりに製造
することができる。According to the above method, metal can be completely filled in a fine and high aspect ratio via hole, which has been difficult to completely fill by the conventional sputtering and CVD techniques, and a semiconductor device can be manufactured at a high yield. Can be manufactured.
【0050】[実施例3]次に、本発明である半導体デ
バイスの製造方法の別な実施例について説明する。図5
(a)は製造工程途中のバイポーラLSIの断面を示し
ている。図5(a)において、p形Si基板101上にn
形拡散層(コレクタ埋め込み層)102が形成され、素
子分離のための酸化膜(通称LOCOS)103,104,
105が形成された後、コレクタ領域、ベース領域、エ
ミッタ領域へそれぞれ不純物拡散によりコレクタ取り出
し領域106、ベース領域107、エミッタ領域108
が形成される。その後、絶縁膜109が全面に堆積さ
れ、電極取り出し部が選択的に開口されて、各電極取り
出し部110,111,112に接続する金属配線層が
パターニングされる。ここで、金属配線としては、Tiな
どのバリア層を介してAl、W、Mo、Cuなどの金属あるい
はMo、Wなどのシリサイドなどが用いられる。その上に
第2層の配線層を形成するための層間絶縁膜113が形
成されている。Embodiment 3 Next, another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. FIG.
(A) shows a cross section of a bipolar LSI during a manufacturing process. In FIG. 5A, n is placed on a p-type Si substrate 101.
A diffusion layer (collector buried layer) 102 is formed, and oxide films (commonly called LOCOS) 103, 104,
After the formation of 105, the collector extraction region 106, the base region 107, and the emitter region 108 are respectively diffused into the collector region, the base region, and the emitter region by impurity diffusion.
Is formed. Thereafter, an insulating film 109 is deposited on the entire surface, an electrode lead-out portion is selectively opened, and a metal wiring layer connected to each of the electrode lead-out portions 110, 111, 112 is patterned. Here, as the metal wiring, a metal such as Al, W, Mo, or Cu, or a silicide such as Mo or W is used via a barrier layer such as Ti. An interlayer insulating film 113 for forming a second wiring layer is formed thereon.
【0051】図5(b)に示すように、層間絶縁膜11
3には多層に形成される配線層間の接続を行うためのヴ
ァイアホール115,116,117が反応性イオンエ
ッチングなどにより形成される。ヴァイアトホールは半
導体デバイスの設計ルール微細化に伴って年々微細化が
進み、最先端デバイスでは直径0.15μm、深さ2.
5μm、アスペクト比16を越えるようなものまで出現
しており、更に微細化・高アスペクト化が進展すること
は明白である。このような微細・高アスペクトのヴァイ
アホールに金属を従来のスパッタリング、CVDなどの
手法で、ボイドあるいは段切れを発生させることなく充
填することは、極めて困難となっている。As shown in FIG. 5B, the interlayer insulating film 11
In 3, via holes 115, 116, 117 for making connections between wiring layers formed in multiple layers are formed by reactive ion etching or the like. Via holes have been miniaturized year by year with the miniaturization of design rules for semiconductor devices, and the most advanced devices have a diameter of 0.15 μm and a depth of 2.
Even those with a size of 5 μm and an aspect ratio of more than 16 have appeared, and it is obvious that further miniaturization and higher aspect ratio will be further advanced. It is extremely difficult to fill such fine and high-aspect via holes with a conventional technique such as sputtering or CVD without generating voids or disconnections.
【0052】本発明では、図5(c)に示すように、こ
のウエハに金属−有機化合物を溶媒に溶解した液体材料
118を塗布する。この液体118は層間絶縁膜113
に対して適度な濡れ性を有しており、毛細管現象によ
り、微細なヴァイアホール内にボイドを残留することな
く、完全に充填される。また、絶縁膜113上にも液体
材料118膜が形成される。In the present invention, as shown in FIG. 5C, a liquid material 118 obtained by dissolving a metal-organic compound in a solvent is applied to the wafer. This liquid 118 contains the interlayer insulating film 113.
And has a sufficient wettability with respect to water, and is completely filled by the capillary phenomenon without leaving voids in fine via holes. Further, a liquid material 118 film is also formed on the insulating film 113.
【0053】ここで液体材料として、トリフロロ酢酸パ
ラジウムをアセトニトリルとN−メチル−2−ピロリド
ン(以下NMPと称する)の混合液に溶解したものを用
いた場合について説明する。しかしこれに限定されるも
のではなく、絶縁膜113であるSiO2あるいはSi
Nなどの材質に対して適度の濡れ性を有する溶媒に溶解
した有機金属化合物を適用することが可能で、最終的に
形成される金属の性質で限定される。有機溶媒に溶解さ
れて、焼成時に熱分解されることを考えると、パラジウ
ム以外の金属としては,焼成時の加熱により酸化されに
くい金属、即ちAu、Pt、Ag等の貴金属あるいはそ
れらを主とする合金が望ましい。ただし、焼成を真空雰
囲気、あるいは不活性ガス雰囲気、更には還元性ガス雰
囲気で行うならば、貴金属である必要はなく、材料の選
択範囲が広がる。Here, a case will be described in which palladium trifluoroacetate is dissolved as a liquid material in a mixture of acetonitrile and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP). However, the present invention is not limited to this.
An organometallic compound dissolved in a solvent having an appropriate wettability with respect to a material such as N can be used, and is limited by the properties of the metal finally formed. Considering that it is dissolved in an organic solvent and thermally decomposed at the time of firing, the metal other than palladium is a metal which is hardly oxidized by heating at the time of firing, that is, a precious metal such as Au, Pt, Ag or the like. Alloys are preferred. However, if firing is performed in a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere, it is not necessary to use a noble metal, and the selection range of materials is widened.
【0054】次に、液体材料118を塗布したウエハを
加熱して乾燥させる。これは溶媒を気化するための工程
で、必ずしも独立の処理で行う必要はなく、次の焼成工
程で連続して実施しても良い。Next, the wafer coated with the liquid material 118 is dried by heating. This is a step for evaporating the solvent, and is not necessarily performed in an independent process, and may be performed continuously in the next baking step.
【0055】次に、乾燥したウエハを電気炉、ホットプ
レートなどの手段により、焼成する。尚、上記したよう
に、焼成の初期段階で乾燥を行い、続けて焼成を行って
も良い。トリフロロ酢酸パラジウムは、大気中では25
0〜300℃、不活性ガス中であれば300〜450℃
の温度で、1〜30分加熱することで、パラジウム膜が
形成される。このパラジウム膜はヴァイアホール内以外
に、絶縁膜113表面にも形成されているが、エッチン
グあるいはCMP(化学的機械的研磨)によって容易に
除去することができる。図5(d)はCMPによって絶
縁膜上のパラジウム膜を除去すると共に、絶縁膜113
表面の平坦化を実施した後の断面を示してある。絶縁膜
113表面のパラジウム膜が除去された後には、ヴァイ
アホール115〜117の内部のみにパラジウム11
9、120,121が充填された状態で残される。Next, the dried wafer is fired by means such as an electric furnace or a hot plate. Note that, as described above, drying may be performed at the initial stage of firing, followed by firing. Palladium trifluoroacetate is 25
0 to 300 ° C, 300 to 450 ° C if in an inert gas
By heating at a temperature of 1 to 30 minutes, a palladium film is formed. Although this palladium film is formed not only in the via hole but also on the surface of the insulating film 113, it can be easily removed by etching or CMP (chemical mechanical polishing). FIG. 5D shows that the palladium film on the insulating film is removed by CMP and the insulating film 113 is removed.
The cross section after the surface is flattened is shown. After the palladium film on the surface of the insulating film 113 has been removed, the palladium 11 only remains inside the via holes 115 to 117.
9, 120 and 121 are left in a filled state.
【0056】次に、図5(e)に示すように、ウエハ上
にスパッタリングの手法により配線材料となる金属薄膜
124を形成する。材料としては、Al、Cu、Mo、
W、Tiを主成分とする合金などから選ばれる。Next, as shown in FIG. 5E, a metal thin film 124 serving as a wiring material is formed on the wafer by a sputtering method. As materials, Al, Cu, Mo,
It is selected from alloys containing W and Ti as main components.
【0057】成膜後、通常のフォトレジストプロセスに
より、図5(f)に示すように配線パターン126,1
27,128が形成され、次の工程に流される。After the film formation, the wiring patterns 126 and 1 are formed by a normal photoresist process as shown in FIG.
27 and 128 are formed and flowed to the next step.
【0058】更に配線層を形成する場合には、次工程に
おいても必要に応じて上記した工程が繰り返される。ヴ
ァイアホールの径やアスペクト比の観点から、従来手法
で形成可能な場合は従来手法で形成されても良い。When a wiring layer is further formed, the above-described steps are repeated as necessary in the next step. From the viewpoint of the diameter and the aspect ratio of the via hole, if it can be formed by the conventional method, it may be formed by the conventional method.
【0059】上記方法により、従来のスパッタリングや
CVDの手法では充填することが困難であった微細・高
アスペクト比のヴァイアホールに金属を完全に充填する
ことができ、上下層の配線間を確実に接続することが可
能になり、配線間接続の信頼性を、従来の方式に比べて
向上させることができ、半導体デバイスを高歩留まりに
製造することができるようになった。According to the above method, the metal can be completely filled in the fine and high aspect ratio via hole, which is difficult to fill by the conventional sputtering or CVD technique, and the space between the upper and lower wiring layers can be reliably formed. This makes it possible to improve the reliability of connection between wirings as compared with the conventional method, and to manufacture a semiconductor device with a high yield.
【0060】[実施例4]次に、本発明の別な実施例に
ついて図に従って説明する。Embodiment 4 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0061】図6(a)は図3(a)と同様に、製造工
程途中のCMOS半導体デバイスの断面図を示してい
る。ただし、層間絶縁膜51は配線層の厚さ分だけ厚く
形成され、表面の凹凸をなくするためにCMPにより平
坦化されている。そのほかの部分は図3(a)と同一で
ある。FIG. 6A is a cross-sectional view of a CMOS semiconductor device in the middle of a manufacturing process, similarly to FIG. 3A. However, the interlayer insulating film 51 is formed thicker by the thickness of the wiring layer, and is planarized by CMP to eliminate surface irregularities. Other parts are the same as those in FIG.
【0062】この層間絶縁膜51に図6(b)に示しよ
うに、フォトレジストプロセスを用いた反応性イオンエ
ッチングなどにより、ヴァイアホール52,53及び配
線パターンを埋め込むための溝54,55が形成され
る。As shown in FIG. 6B, via holes 52 and 53 and grooves 54 and 55 for embedding wiring patterns are formed in the interlayer insulating film 51 by reactive ion etching using a photoresist process or the like. Is done.
【0063】次に、図6(c)に示すように、このウエ
ハ上に金属−有機化合物を溶媒に溶解した液体材料56
を塗布する。この液体56は層間絶縁膜51に対して適
度な濡れ性を有しており、毛細管現象により、微細なヴ
ァイアホール52,53内および配線埋め込み用の溝5
4,55内にボイドを残留することなく、完全に充填さ
れる。また、絶縁膜51上にも液体材料56膜が形成さ
れる。Next, as shown in FIG. 6C, a liquid material 56 obtained by dissolving a metal-organic compound in a solvent is placed on the wafer.
Is applied. The liquid 56 has an appropriate wettability with respect to the interlayer insulating film 51, and is formed in the fine via holes 52 and 53 and the wiring embedding groove 5 by capillary action.
4, 55 are completely filled without leaving voids. Also, a liquid material 56 film is formed on the insulating film 51.
【0064】ここで液体材料として、トリフロロ酢酸パ
ラジウムをアセトニトリルとN−メチル−2−ピロリド
ン(以下NMPと称する)の混合液に溶解したものを用
いた場合について説明する。しかしこれに限定されるも
のではなく、絶縁膜51であるSiO2あるいはSiN
などの材質に対して適度の濡れ性を有する溶媒に溶解し
た有機金属化合物を適用することが可能で、最終的に形
成される金属の性質で限定される。Here, a case will be described in which palladium trifluoroacetate is dissolved in a mixture of acetonitrile and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) as the liquid material. However, the present invention is not limited to this.
It is possible to apply an organometallic compound dissolved in a solvent having an appropriate wettability for such a material as described above, and is limited by the properties of the finally formed metal.
【0065】次に液体材料56を塗布したウエハを加熱
して乾燥させる。これは溶媒を気化するための工程で、
必ずしも独立の処理で行う必要はなく、次の焼成工程で
連続して実施しても良い。Next, the wafer coated with the liquid material 56 is heated and dried. This is a process to evaporate the solvent,
It is not always necessary to carry out the treatment in an independent manner, and the treatment may be carried out continuously in the next firing step.
【0066】次に、乾燥したウエハを電気炉、ホットプ
レートなどの手段により、焼成する。尚、上記したよう
に、焼成の初期段階で乾燥を行い、続けて焼成を行って
も良い。トリフロロ酢酸パラジウムは、大気中では25
0〜300℃、不活性ガス中であれば300〜450℃
の温度で、1〜30分間加熱することで、パラジウム膜
が形成できる。このパラジウム膜はヴァイアホール5
2,53内、および溝54,55内以外に、絶縁膜51
表面にも形成されているが、エッチングあるいはCMP
(化学的機械的研磨)によって容易に除去することがで
きる。図6(d)はCMPによって絶縁膜上のパラジウ
ム膜を除去すると共に、絶縁膜113表面の平坦化を実
施した後の断面を示してある。絶縁膜51表面のパラジ
ウム膜が除去された後には、ヴァイアホール52,53
及び溝54,55内のみにパラジウム57,58および
59,60が充填された状態で残される。これにより、
ヴァイアホールの埋め込みと配線パターンの形成とを同
時に行うことができる。 [実施例5]次に、本発明の別な実施例について、図7
を用いて説明する。Next, the dried wafer is fired by means such as an electric furnace or a hot plate. Note that, as described above, drying may be performed at the initial stage of firing, followed by firing. Palladium trifluoroacetate is 25
0 to 300 ° C, 300 to 450 ° C if in an inert gas
By heating at a temperature of 1 to 30 minutes, a palladium film can be formed. This palladium membrane is
2 and 53, and the grooves 54 and 55,
Etching or CMP is also formed on the surface
(Chemical-mechanical polishing). FIG. 6D shows a cross section after the palladium film on the insulating film is removed by CMP and the surface of the insulating film 113 is flattened. After the palladium film on the surface of the insulating film 51 is removed, the via holes 52 and 53 are removed.
And only the grooves 54 and 55 are left filled with palladium 57, 58 and 59, 60. This allows
The filling of the via hole and the formation of the wiring pattern can be performed simultaneously. Embodiment 5 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.
【0067】図7(a)はDRAMに使われるトレンチ
型キャパシタの製造工程途中における断面を示してい
る。絶縁膜201に反応性イオンエッチングなどの手段
により形成された穴202の内表面にポリシリコンある
いは金属で下部電極203を形成し、更にその表面に誘
電体膜204が形成されている。この段階で、トレンチ
穴径は0.1〜0.2μm、深さは2μm程度である。
ここで、図7(b)に示すように金属−有機化合物を溶
媒に溶解した液体材料205を塗布する。この液体20
5は誘電体膜204に対して適度な濡れ性を有してお
り、毛細管現象により、微細なトレンチ穴202内にボ
イドを残留することなく、完全に充填される。また、絶
縁膜201上にも液体材料205膜が形成される。FIG. 7A shows a cross section of a trench capacitor used in a DRAM during a manufacturing process. A lower electrode 203 of polysilicon or metal is formed on the inner surface of a hole 202 formed in the insulating film 201 by means such as reactive ion etching, and a dielectric film 204 is further formed on the lower electrode 203. At this stage, the trench hole diameter is 0.1 to 0.2 μm and the depth is about 2 μm.
Here, as shown in FIG. 7B, a liquid material 205 in which a metal-organic compound is dissolved in a solvent is applied. This liquid 20
5 has an appropriate wettability with respect to the dielectric film 204, and is completely filled without leaving a void in the fine trench hole 202 by a capillary phenomenon. Further, a liquid material 205 film is also formed on the insulating film 201.
【0068】ここで液体材料205として、トリフロロ
酢酸パラジウムをアセトニトリルとN−メチル−2−ピ
ロリドン(以下NMPと称する)の混合液に溶解したも
のを用いた場合について説明する。しかしこれに限定さ
れるものではなく、絶縁膜202であるSiO2あるい
はSiNなどの材質,および誘電体膜204に対して適
度の濡れ性を有する溶媒に溶解した有機金属化合物を適
用することが可能で、最終的に形成される金属の性質で
限定される。有機溶媒に溶解されて、焼成時に熱分解さ
れることを考えると、パラジウム以外の金属としては,
焼成時の加熱により酸化されにくい金属、即ちAu、P
t、Ag等の貴金属あるいはそれらを主とする合金が望
ましい。ただし、焼成を真空雰囲気、あるいは不活性ガ
ス雰囲気、更には還元性ガス雰囲気で行うならば、貴金
属である必要はなく、材料の選択範囲が広がる。Here, a case will be described where palladium trifluoroacetate is dissolved in a mixture of acetonitrile and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) as the liquid material 205. However, the present invention is not limited to this, and an organic metal compound dissolved in a solvent having an appropriate wettability to the insulating film 202 such as SiO 2 or SiN and the dielectric film 204 can be applied. And the nature of the metal ultimately formed. Considering that it is dissolved in an organic solvent and thermally decomposed during firing, metals other than palladium include
Metals that are not easily oxidized by heating during firing, ie, Au, P
Precious metals such as t and Ag or alloys mainly containing them are desirable. However, if firing is performed in a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere, it is not necessary to use a noble metal, and the selection range of materials is widened.
【0069】次に、液体材料205を塗布したウエハを
加熱して乾燥させる。これは溶媒を気化するための工程
で、必ずしも独立の処理で行う必要はなく、次の焼成工
程で連続して実施しても良い。Next, the wafer coated with the liquid material 205 is dried by heating. This is a step for evaporating the solvent, and is not necessarily performed in an independent process, and may be performed continuously in the next baking step.
【0070】次に、乾燥したウエハを電気炉、ホットプ
レートなどの手段により、焼成する。尚、上記したよう
に、焼成の初期段階で乾燥を行い、続けて焼成を行って
も良い。トリフロロ酢酸パラジウムは、大気中では25
0〜300℃、不活性ガス中であれば300〜450℃
の温度で、1〜30分間加熱することで、パラジウム膜
が形成できる。このパラジウム膜はトレンチ穴202の
内部のほか、絶縁膜201表面にも形成されるが、絶縁
膜201の表面に形成されたパラジウム膜は、エッチン
グあるいはCMP(化学的機械的研磨)によって容易に
除去することができる。必要に応じて、絶縁膜201上
に形成されたパラジウム膜をフォトレジストプロセスに
よりパターニングして、電極として使用することもでき
る。Next, the dried wafer is fired by means such as an electric furnace or a hot plate. Note that, as described above, drying may be performed at the initial stage of firing, followed by firing. Palladium trifluoroacetate is 25
0 to 300 ° C, 300 to 450 ° C if in an inert gas
By heating at a temperature of 1 to 30 minutes, a palladium film can be formed. The palladium film is formed not only inside the trench hole 202 but also on the surface of the insulating film 201. The palladium film formed on the surface of the insulating film 201 is easily removed by etching or CMP (chemical mechanical polishing). can do. If necessary, the palladium film formed on the insulating film 201 can be patterned by a photoresist process and used as an electrode.
【0071】上記したように、DRAM構成部品の一つ
である微細深穴のトレンチ穴にボイドなどを発生させる
ことなく、完全に充填することができる。又、絶縁膜2
01上に形成された金属膜も必要に応じて電極として使
用できるため、製造工程数の低減の効果もある。As described above, the trench can be completely filled without generating a void or the like in a trench having a fine deep hole, which is one of the components of the DRAM. Also, insulating film 2
Since the metal film formed on the substrate 01 can also be used as an electrode if necessary, the number of manufacturing steps can be reduced.
【0072】[実施例6]次に本発明の別な実施例につ
いて、図8に従って説明する。図8(a)は製造途中の
MOSトランジスタの一部を示す断面図である。Si基
板210に拡散層211,212が形成され、その上に
形成されたSiO2膜213には金属ゲートを形成する
ための溝214が形成されている。この溝はパターンの
微細化に伴い、幅が0.06μm、深さが0.5μm
で、溝214の底には0.01μm程度のSiO2膜
(図示せず)が形成されている。ここで、図8(b)に
示すように金属−有機化合物を溶媒に溶解した液体材料
215を塗布する。この液体215はSiO2膜213
に対して適度な濡れ性を有しており、毛細管現象によ
り、微細な溝214内にボイドを残留することなく、完
全に充填される。また、SiO2膜213上にも液体材
料215膜が形成される。Embodiment 6 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a cross-sectional view showing a part of a MOS transistor in the course of manufacture. Diffusion layers 211 and 212 are formed on a Si substrate 210, and a groove 214 for forming a metal gate is formed in the SiO2 film 213 formed thereon. This groove has a width of 0.06 μm and a depth of 0.5 μm as the pattern becomes finer.
At the bottom of the groove 214, a SiO2 film (not shown) of about 0.01 μm is formed. Here, as shown in FIG. 8B, a liquid material 215 in which a metal-organic compound is dissolved in a solvent is applied. This liquid 215 is a SiO 2 film 213
, And is completely filled without leaving voids in the fine grooves 214 due to capillary action. Further, a liquid material 215 film is also formed on the SiO 2 film 213.
【0073】ここで液体材料215として、トリフロロ
酢酸パラジウムをアセトニトリルとN−メチル−2−ピ
ロリドン(以下NMPと称する)の混合液に溶解したも
のを用いた場合について説明する。しかしこれに限定さ
れるものではなく、SiO2膜213に対して適度の濡
れ性を有する溶媒に溶解した有機金属化合物を適用する
ことが可能で、最終的に形成される金属の性質で限定さ
れる。有機溶媒に溶解されて、焼成時に熱分解されるこ
とを考えると、パラジウム以外の金属としては,焼成時
の加熱により酸化されにくい金属、即ちAu、Pt、A
g等の貴金属あるいはそれらを主とする合金が望まし
い。ただし、焼成を真空雰囲気、あるいは不活性ガス雰
囲気、更には還元性ガス雰囲気で行うならば、貴金属で
ある必要はなく、材料の選択範囲が広がる。Here, a case will be described where palladium trifluoroacetate is dissolved in a mixture of acetonitrile and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) as the liquid material 215. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to apply an organometallic compound dissolved in a solvent having appropriate wettability to the SiO2 film 213, and is limited by the properties of the finally formed metal. . Considering that it is dissolved in an organic solvent and thermally decomposed during firing, metals other than palladium are metals that are not easily oxidized by heating during firing, that is, Au, Pt, and A.
Precious metals such as g or alloys mainly containing them are desirable. However, if firing is performed in a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere, it is not necessary to use a noble metal, and the selection range of materials is widened.
【0074】次に、液体材料215を塗布したウエハを
加熱して乾燥させる。これは溶媒を気化させるための工
程で、必ずしも独立の処理で行う必要はなく、次の焼成
工程で連続して実施しても良い。次に、乾燥したウエハ
を電気炉、ホットプレートなどの手段により、焼成す
る。尚、上記したように、焼成の初期段階で乾燥を行
い、続けて焼成を行っても良い。トリフロロ酢酸パラジ
ウムは、大気中では250〜300℃、不活性ガス中で
あれば300〜450℃の温度で、1〜30分間加熱す
ることで、パラジウム膜が形成できる。このパラジウム
膜は溝214内、およびSiO2膜213表面にも形成
されているが、エッチングあるいはCMP(化学的機械
的研磨)などの手段によって容易に除去することができ
る。その結果、図8(c)に示すように、溝214内に
のみ金属パラジウム216が充填され、金属ゲート形成
工程を終了する。Next, the wafer coated with the liquid material 215 is heated and dried. This is a step for evaporating the solvent, and is not necessarily performed in an independent process, and may be performed continuously in the next baking step. Next, the dried wafer is fired by means such as an electric furnace or a hot plate. Note that, as described above, drying may be performed at the initial stage of firing, followed by firing. Palladium trifluoroacetate can form a palladium film by heating at a temperature of 250 to 300 ° C. in the air and 300 to 450 ° C. in an inert gas for 1 to 30 minutes. This palladium film is formed in the groove 214 and also on the surface of the SiO2 film 213, but can be easily removed by means such as etching or CMP (chemical mechanical polishing). As a result, as shown in FIG. 8C, only the trench 214 is filled with the metal palladium 216, and the metal gate forming step is completed.
【0075】[0075]
【発明の効果】上記したように本発明によれば、表面に
微細な径の深穴または微細な幅の深溝を形成した試料に
金属材料を試料に対して濡れ性の良い溶媒に溶解した状
態で供給することにより、溶解した金属材料は、深穴ま
たは深溝の底部まで十分に供給されるので、試料を過熱
して溶媒を除去することにより、深穴または深溝の中に
金属を析出させることが出来、深穴または深溝の内部に
実用上十分な量の金属を充填することが可能になった。As described above, according to the present invention, a metal material is dissolved in a solvent having good wettability to a sample in a sample in which a deep hole having a fine diameter or a deep groove having a fine width is formed on the surface. The molten metal material is sufficiently supplied to the bottom of the deep hole or the deep groove by supplying in the step, and the metal is deposited in the deep hole or the deep groove by heating the sample to remove the solvent. It has become possible to fill the inside of the deep hole or groove with a sufficient amount of metal for practical use.
【0076】即ち、本発明によれば、金属膜を形成する
ための液体材料を、微細深穴を形成したウエハ上に塗布
することにより、上記液体材料のウエハに対する濡れ性
に起因する毛細管現象により上記微細深穴が液体材料で
充填され、液体材料を乾燥し、熱分解することで上記微
細深穴を金属で充填することができる。即ち、従来の金
属膜形成手段であるスパッタやCVDでは埋め込みの困
難な微細・高アスペクト比の穴、あるいは溝にボイドな
どを発生させることなく、完全に充填することができる
ため、高歩留まりに半導体デバイスを製造することがで
きる。That is, according to the present invention, by applying a liquid material for forming a metal film on a wafer having a fine deep hole formed therein, a capillary phenomenon caused by wettability of the liquid material to the wafer is obtained. The fine deep hole is filled with a liquid material, and the liquid material is dried and thermally decomposed, so that the fine deep hole can be filled with a metal. In other words, since the holes can be completely filled without generating voids or the like in fine or high aspect ratio holes or grooves that are difficult to fill by conventional metal film forming means such as sputtering and CVD, semiconductors can be produced at a high yield. Devices can be manufactured.
【0077】また、本発明によれば、前述の方法で微細
深穴にボイドや段切れを発生させることなく金属を完全
に充填できるため、高信頼度の半導体デバイスが得られ
る。Further, according to the present invention, the metal can be completely filled by the above-mentioned method without causing voids or breaks in the fine deep hole, so that a highly reliable semiconductor device can be obtained.
【図1】図1は、本発明方法の工程を示す説明図であ
る。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the steps of the method of the present invention.
【図2】図2は、本発明方法を説明するための深穴を形
成した試料の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a sample in which a deep hole is formed for explaining the method of the present invention.
【図3】図3は、本発明方法の工程を説明する半導体デ
バイスの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device for explaining steps of the method of the present invention.
【図4】図4は、本発明方法の別な実施例である工程を
説明する半導体デバイスの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor device illustrating a process which is another embodiment of the method of the present invention.
【図5】図5は、本発明方法の別な実施例である製造工
程を説明する半導体デバイスの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor device illustrating a manufacturing process which is another embodiment of the method of the present invention.
【図6】図6は、本発明方法の別な実施例である製造工
程を説明する、半導体デバイスの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor device illustrating a manufacturing process which is another embodiment of the method of the present invention.
【図7】図7は、本発明方法の別な実施例である製造工
程を説明する、トレンチ形キャパシタの断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a trench capacitor for explaining a manufacturing process which is another embodiment of the method of the present invention.
【図8】図8は、本発明方法の別な実施例である製造工
程を説明する、金属ゲートトランジスタの断面図であ
る。FIG. 8 is a cross-sectional view of a metal gate transistor for explaining a manufacturing process which is another embodiment of the method of the present invention.
1・・・・Si基板、 2・・・・nウェル領域、 3
・・・・pウェル領域、 4・・・・フィールド酸化
膜、 5,6・・・・ゲート酸化膜、 7、8・・・・
ゲート電極、15・・・・絶縁膜、 16、17,1
8,19・・・・コンタクトホール、 20・・・・液
体材料、 21・・・・液体材料から形成した金属膜、
31,32,52,53・・・・ヴァイアホール、
54,55・・・・配線溝、 101・・・・Si基
板、102・・・・コレクタ埋め込み層、 103,1
04,105・・・・酸化膜、 115,116,11
7・・・・ヴァイアホール、 118・・・・液体材
料、 119,120,121・・・・充填パラジウ
ム、126,127,128・・・・配線パターン、
201・・・・絶縁膜、 204・・・・誘電体膜、
205・・・・液体材料、 211,212・・・・拡
散層、 216・・・・金属ゲート。1... Si substrate, 2... N-well region, 3
..... p-well region, 4 ... field oxide film, 5, 6, .... gate oxide film, 7, 8, ....
Gate electrode, 15,... Insulating film, 16, 17, 1
8, 19 contact hole, 20 liquid material, 21 metal film formed from liquid material,
31, 32, 52, 53 ... Via hole,
54, 55: wiring groove 101: Si substrate 102: collector burying layer 103: 1
04, 105... Oxide film, 115, 116, 11
7 via holes, 118 liquid materials, 119, 120, 121 filled palladium, 126, 127, 128 wiring patterns,
201: an insulating film; 204: a dielectric film;
205: liquid material 211, 212: diffusion layer, 216: metal gate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水越 克郎 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Fターム(参考) 4M104 AA01 BB02 BB04 BB14 BB16 BB18 CC01 DD08 DD16 DD17 DD19 DD37 DD51 DD63 DD75 DD78 FF13 FF17 FF18 FF22 GG09 GG10 GG14 GG15 HH13 HH14 HH20 5F033 HH07 HH08 HH09 HH11 HH12 HH13 HH14 HH18 HH19 HH20 HH28 HH29 JJ01 JJ07 JJ08 JJ11 JJ13 JJ14 JJ18 JJ19 JJ20 JJ28 JJ29 KK01 KK08 KK11 KK18 KK19 KK20 KK28 KK29 MM05 MM13 NN06 NN07 PP15 PP26 QQ08 QQ09 QQ13 QQ37 QQ48 QQ73 RR04 RR06 RR14 RR15 SS11 WW00 WW01 XX00 XX02 XX03 XX04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Katsuro Mizukoshi 5-20-1, Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo F-term in Hitachi Semiconductor Group 4M104 AA01 BB02 BB04 BB14 BB16 BB18 CC01 DD08 DD16 DD17 DD19 DD37 DD51 DD63 DD75 DD78 FF13 FF17 FF18 FF22 GG09 GG10 GG14 GG15 HH13 HH14 HH20 5F033 HH07 HH08 HH09 HH11 HH12 HH13 HH14 HH18 HH19 HH20 HH28 HH29 KK18 JJ18 JJ18 JJ18 JJ18 JJ18 JJ18 JJ18 JJ18 JJ18 JJ18 JJ18 JJ18 JJ08 MM05 MM13 NN06 NN07 PP15 PP26 QQ08 QQ09 QQ13 QQ37 QQ48 QQ73 RR04 RR06 RR14 RR15 SS11 WW00 WW01 XX00 XX02 XX03 XX04
Claims (31)
パターンを形成した基板の表面に絶縁膜を形成し、該絶
縁膜に径が0.2μm以下でアスペクト比が4以上で底
面に前記配線パターンの一部を露出させる微細穴を含む
パターンを形成し、該微細穴を含むパターンが形成され
た基板上に有機金属錯体を溶液に溶かした有機金属錯体
溶液を塗布し、該有機金属錯体溶液を塗布した基板を加
熱して前記有機金属錯体溶液の溶媒を気化させることに
より該溶媒を除去して前記基板の微細穴の内部に前記配
線パターンと電気的に接続する金属を残留させることを
特徴とする半導体デバイスの製造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an insulating film on a surface of a substrate on which a wiring pattern is formed, wherein the insulating film has a diameter of 0.2 μm or less, an aspect ratio of 4 or more, and Forming a pattern including fine holes exposing a part of the pattern, applying an organometallic complex solution obtained by dissolving an organometallic complex in a solution on a substrate on which the pattern including the fine holes is formed, Heating the substrate to which the is applied to evaporate the solvent of the organometallic complex solution, thereby removing the solvent and leaving the metal electrically connected to the wiring pattern inside the fine holes of the substrate. Manufacturing method of a semiconductor device.
するパターンを前記絶縁膜上に形成することを特徴とす
る請求項1記載の半導体デバイスの製造方法。2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a pattern for connecting to the metal remaining inside said fine hole is formed on said insulating film.
するパターンを、スパッタリングにより形成することを
特徴とする請求項2記載の半導体デバイスの製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a pattern for connecting to the metal remaining inside said fine hole is formed by sputtering.
微細穴の内部に残留させた金属を介して前記絶縁膜で覆
われた配線パターンと電気的に接続していることを特徴
とする請求項2記載の半導体デバイスの製造方法。4. A pattern formed on the insulating film is electrically connected to a wiring pattern covered with the insulating film via a metal remaining inside the fine hole. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
に、前記絶縁膜の表面を加工し、該表面を加工した絶縁
膜上に前記微細穴の内部に残留させた金属に接続するパ
ターンを形成することを特徴とする請求項2記載の半導
体デバイスの製造方法。5. A pattern for processing the surface of the insulating film after the metal is left inside the fine hole, and connecting to the metal remaining inside the fine hole on the insulating film having the processed surface. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein
上にフォトレジストプロセスにより配線パターンを形成
し、該配線パターンを形成した基板の表面に絶縁膜を形
成し、該絶縁膜に径が0.2μm以下でアスペクト比が
4以上で底面に前記配線パターンの一部を露出させる微
細穴を含むパターンを形成し、該微細穴を含むパターン
が形成された基板上に有機金属錯体を溶液に溶かした有
機金属錯体溶液を塗布し、該有機金属錯体溶液を塗布し
た基板を加熱して前記有機金属錯体溶液の溶媒を気化さ
せることにより該溶媒を除去して前記基板の微細穴の内
部を含む前記基板の表面に金属膜を残留させ、前記基板
の微細穴の内部に残留した金属膜を残して前記基板の表
面に残留した金属膜を除去加工することを特徴とする半
導体デバイスの製造方法。6. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a wiring pattern on a substrate by a photoresist process; forming an insulating film on a surface of the substrate on which the wiring pattern has been formed; Forming a pattern including fine holes exposing a part of the wiring pattern on the bottom surface with an aspect ratio of 4 or less at 2 μm or less and dissolving an organometallic complex in a solution on a substrate on which the pattern including the fine holes is formed Coating the organometallic complex solution, heating the substrate to which the organometallic complex solution has been applied, and evaporating the solvent of the organometallic complex solution to remove the solvent, including the inside of the fine holes of the substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: leaving a metal film on a surface of a substrate; removing the metal film remaining on the surface of the substrate while leaving the metal film remaining inside the fine holes of the substrate. Method.
て前記絶縁膜で覆われた配線パターンと電気的に接続す
る配線パターンを前記絶縁膜上に形成することを特徴と
する請求項6記載の半導体デバイスの製造方法。7. A wiring pattern electrically connected to the wiring pattern covered with the insulating film via a metal remaining in the fine hole is formed on the insulating film. 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 6.
を残して前記基板の表面に残留した金属膜を除去加工す
ることが、前記基板の表面を平坦化する加工であること
を特徴とする請求項6記載の半導体デバイスの製造方
法。8. A process for removing the metal film remaining on the surface of the substrate while leaving the metal film remaining inside the fine holes of the substrate is a process for flattening the surface of the substrate. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein
線パターンを形成し、該配線パターンを形成した基板の
表面に絶縁膜を形成し、該絶縁膜に径が0.2μm以下
で底面に前記配線パターンの一部を露出させる微細穴を
フォトレジストプロセスにより形成し、該微細穴が形成
された基板上に有機金属錯体の溶液を塗布し、該基板に
塗布した前記有機金属錯体溶液の溶媒を気化させて前記
基板の微細穴の内部に前記配線パターンと電気的に接続
する金属膜を形成することを特徴とする半導体デバイス
の製造方法。9. A wiring pattern is formed on a substrate by a photoresist process, an insulating film is formed on the surface of the substrate on which the wiring pattern has been formed, and the insulating film has a diameter of 0.2 μm or less and the wiring pattern is formed on the bottom surface. A fine hole exposing a part of the organic metal complex is formed by a photoresist process, a solution of an organometallic complex is applied on a substrate on which the fine hole is formed, and a solvent of the organometallic complex solution applied to the substrate is evaporated. Forming a metal film electrically connected to the wiring pattern inside the fine hole of the substrate.
金、白金、パラジウム、銀、またはこれらのいずれかを
主とした合金の何れかであることを特徴とする請求項9
記載の半導体デバイスの製造方法。10. A metal film formed inside said fine hole,
10. The method according to claim 9, wherein the material is one of gold, platinum, palladium, silver, and an alloy mainly containing any of these.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
膜と電気的に接続する配線パターンをフォトレジストプ
ロセスにより前記絶縁膜上に形成する工程を更に含むこ
とを特徴とする請求項9記載の半導体デバイスの製造方
法。11. The method according to claim 9, further comprising the step of forming a wiring pattern electrically connected to the metal film formed inside the fine hole of the substrate on the insulating film by a photoresist process. Semiconductor device manufacturing method.
した後に、前記絶縁膜の表面を加工し、該表面を加工し
た絶縁膜の表面に前記基板の微細穴の内部に形成した金
属膜と電気的に接続する配線パターンをフォトレジスト
プロセスにより形成することを特徴とする請求項9記載
の半導体デバイスの製造方法。12. After forming a metal film inside the fine holes of the substrate, processing the surface of the insulating film, and forming the metal film inside the fine holes of the substrate on the surface of the processed insulating film. 10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein a wiring pattern electrically connected to the film is formed by a photoresist process.
せることを、前記基板を加熱して行うことを特徴とする
請求項9記載の半導体デバイスの製造方法。13. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the step of vaporizing the solvent of the solution containing the metal component is performed by heating the substrate.
または不活性ガス雰囲気または還元ガスの雰囲気中で行
うことを特徴とする請求項13記載の半導体デバイスの
製造方法。14. The method according to claim 13, wherein the heating of the substrate is performed in a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere.
微細穴の内壁面に金属膜を形成し、該内壁面に金属膜を
形成した微細穴の内部に前記配線パターンと電気的に接
続する前記金属膜を形成することを特徴とする請求項9
記載の半導体デバイスの製造方法。15. After forming a fine hole in the insulating film, a metal film is formed on the inner wall surface of the fine hole, and the wiring pattern is electrically connected to the inside of the fine hole having the metal film formed on the inner wall surface. The metal film to be connected is formed.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
配線パターンを形成し、該配線パターンを形成した基板
の表面に絶縁膜を形成し、該絶縁膜に微細穴をフォトレ
ジストプロセスにより形成し、該微細穴の内部に前記配
線パターンと電気的に接続する金、白金、パラジウム、
銀、またはこれらのいずれかを主とした合金の何れかを
形成し、前記絶縁膜上に前記微細穴の内部に形成した
金、白金、パラジウム、銀、またはこれらのいずれかを
主とした合金の何れかと電気的に接続する配線パターン
を形成することを特徴とする半導体デバイスの製造方
法。16. A wiring pattern is formed on a substrate by a photoresist process, an insulating film is formed on the surface of the substrate on which the wiring pattern has been formed, and fine holes are formed in the insulating film by a photoresist process. Gold, platinum, palladium electrically connected to the wiring pattern inside the hole,
Silver, or any one of these alloys is mainly formed, and gold, platinum, palladium, silver, or an alloy mainly containing any of these is formed inside the fine hole on the insulating film. Forming a wiring pattern electrically connected to any one of the above.
は、前記微細穴の内部に金、白金、パラジウム、銀、ま
たはこれらのいずれかを主とした合金の何れかを形成し
た後に前記絶縁膜の表面を加工し、該表面を加工した該
絶縁膜上に形成することを特徴とする請求項16に記載
の半導体デバイスの製造方法。17. The wiring pattern formed on the insulating film may be formed by forming gold, platinum, palladium, silver, or an alloy mainly containing any of these inside the fine hole. 17. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the surface is processed and the surface is formed on the processed insulating film.
または深穴パターンを形成し、該深溝パターンまたは深
穴パターンをフォトレジストプロセスにより形成し、該
形成した深溝パターンまたは深穴パターンの内部に金、
白金、パラジウム、銀、またはこれらのいずれかを主と
した合金の何れかを形成することを特徴とする半導体デ
バイスの製造方法。18. A deep groove pattern or a deep hole pattern is formed in an insulating film formed on a substrate, the deep groove pattern or the deep hole pattern is formed by a photoresist process, and the inside of the formed deep groove pattern or the deep hole pattern is formed. Money,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming one of platinum, palladium, silver, and an alloy mainly containing any of these.
内部に形成する金、白金、パラジウム、銀、またはこれ
らのいずれかを主とした合金の何れかは、前記深溝パタ
ーンを形成した絶縁膜上に金、白金、パラジウム、銀、
またはこれらのいずれかを主とした合金の何れかを含む
溶液を塗布し、前記基板を加熱して前記溶液の溶媒を気
化すると共に熱分解により金、白金、パラジウム、銀、
またはこれらのいずれかを主とした合金の何れかを形成
することを特徴とする請求項18記載の半導体デバイス
の製造方法。19. The deep groove pattern or gold, platinum, palladium, silver, or an alloy mainly containing any of these, formed inside the deep groove pattern, is formed on the insulating film on which the deep groove pattern is formed. Gold, platinum, palladium, silver,
Alternatively, a solution containing any of these alloys is applied, and the substrate is heated to evaporate the solvent of the solution and pyrolyze gold, platinum, palladium, silver,
19. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein any one of alloys mainly including any of these is formed.
が、半導体デバイスのメモリ部のキャパシタであること
を特徴とする請求項18記載の半導体デバイスの製造方
法。20. The method according to claim 18, wherein the deep groove pattern or the deep hole pattern is a capacitor of a memory part of the semiconductor device.
が、半導体デバイスのトランジスタ部ののゲート電極で
あることを特徴とする請求項18記載の半導体デバイス
の製造方法。21. The method according to claim 18, wherein the deep groove pattern or the deep hole pattern is a gate electrode of a transistor portion of the semiconductor device.
線パターン層の上に形成された絶縁膜層と、該絶縁膜層
の上に形成された第2の配線パターン層とを有する半導
体デバイスであって、前記絶縁膜層には、内部に有機金
属錯体の熱分解により形成された金属膜が充填された穴
パターンが形成され、該穴パターンに充填された金属膜
により前記第1の配線パターン層と前記第2の配線パタ
ーン層とが電気的に接続されていることを特徴とする半
導体デバイス。22. A semiconductor device comprising: a first wiring pattern layer; an insulating film layer formed on the first wiring pattern layer; and a second wiring pattern layer formed on the insulating film layer. In the semiconductor device, the insulating film layer has a hole pattern filled therein with a metal film formed by thermal decomposition of an organometallic complex, and the metal film filled in the hole pattern forms the hole pattern. A semiconductor device, wherein the first wiring pattern layer and the second wiring pattern layer are electrically connected.
形成した半導体デバイスであって、前記絶縁膜に穴パタ
ーンを有し、該穴パターンの内部には液体状で供給され
て形成された金属膜が充填されており、該穴パターンの
内部に充填された金属膜により前記絶縁膜の上下にある
配線パターンを電気的に接続していることを特徴とする
半導体デバイス。23. A semiconductor device in which a plurality of wiring pattern layers are formed with an insulating film interposed therebetween, wherein the insulating film has a hole pattern, and is formed by being supplied in liquid form inside the hole pattern. A semiconductor device, wherein a metal film is filled, and wiring patterns above and below the insulating film are electrically connected by the metal film filled inside the hole pattern.
形成した半導体デバイスであって、前記絶縁膜に径が
0.2μm以下でアスペクト比が4よりも大きい穴パタ
ーンを有し、該穴パターンの内部には液体状で供給され
て熱分解反応により形成された金属膜が充填されてお
り、該穴パターンの内部に充填された金属膜により前記
絶縁膜の上下にある配線パターンを電気的に接続してい
ることを特徴とする半導体デバイス。24. A semiconductor device having a plurality of wiring pattern layers formed with an insulating film interposed therebetween, wherein said insulating film has a hole pattern having a diameter of 0.2 μm or less and an aspect ratio larger than 4. The inside of the pattern is filled with a metal film that is supplied in a liquid state and formed by a thermal decomposition reaction, and the metal film filled inside the hole pattern electrically connects wiring patterns above and below the insulating film. A semiconductor device, which is connected to a semiconductor device.
ンの内部に充填された金属膜との間には、該充填された
金属膜とは異なる材質の金属膜が形成されていることを
特徴とする請求項22乃至24の何れかに記載の半導体
デバイス。25. A metal film of a material different from the filled metal film is formed between an inner wall surface of the hole pattern and a metal film filled inside the hole pattern. The semiconductor device according to any one of claims 22 to 24, wherein
前記配線パターン層の材料とは異なる材料で形成されて
いることを特徴とする請求項22乃至24の何れかに記
載の半導体デバイス。26. The metal film filled in the hole pattern,
25. The semiconductor device according to claim 22, wherein the semiconductor device is formed of a material different from a material of the wiring pattern layer.
形成した半導体デバイスであって、前記絶縁膜に穴パタ
ーンを有し、該穴パターンの内部には金、白金、パラジ
ウム、銀、またはこれらのいずれかを主とした合金の何
れかが形成されており、該穴パターンの内部に充填され
た前記金、白金、パラジウム、銀、またはこれらのいず
れかを主とした合金の何れかにより前記絶縁膜の上下に
ある配線パターンを電気的に接続していることを特徴と
する半導体デバイス。27. A semiconductor device in which a plurality of wiring pattern layers are formed with an insulating film interposed therebetween, wherein the insulating film has a hole pattern, and gold, platinum, palladium, silver, or Any one of these alloys is formed, and the gold, platinum, palladium, silver, or any one of these alloys is used to fill the hole pattern. A semiconductor device, wherein wiring patterns above and below the insulating film are electrically connected.
白金、パラジウム、銀、またはこれらのいずれかを主と
した合金の何れかは、溶液の状態で供給され、熱分解反
応により形成されたものであることを特徴とする請求項
27に記載された半導体デバイス。28. Gold formed inside said hole pattern,
28. The method according to claim 27, wherein any one of platinum, palladium, silver, and an alloy mainly containing any of them is supplied in a solution state and is formed by a thermal decomposition reaction. Semiconductor device.
ターン層とキャパシタとトランジスタとを備えた半導体
デバイスであって、前記キャパシタは深溝又は深穴の構
造を有し、該深溝又は深穴の内部に、金、白金、パラジ
ウム、銀、またはこれらのいずれかを主とした合金の何
れかが形成されていることを特徴とする半導体デバイ
ス。29. A semiconductor device comprising a plurality of wiring pattern layers formed with an insulating film interposed therebetween, a capacitor, and a transistor, wherein the capacitor has a deep groove or deep hole structure. Wherein gold, platinum, palladium, silver, or an alloy mainly containing any of these is formed inside the semiconductor device.
ターン層とキャパシタとトランジスタとを備えた半導体
デバイスであって、前記トランジスタのゲート電極は深
溝又は深穴の構造を有し、該深溝又は深穴の内部に、
金、白金、パラジウム、銀、またはこれらのいずれかを
主とした合金の何れかが形成されていることを特徴とす
る半導体デバイス。30. A semiconductor device comprising a plurality of wiring pattern layers formed with an insulating film interposed therebetween, a capacitor, and a transistor, wherein the gate electrode of the transistor has a deep groove or deep hole structure. Or inside the deep hole,
A semiconductor device comprising one of gold, platinum, palladium, silver, and an alloy mainly containing any of them.
金、白金、パラジウム、銀、またはこれらのいずれかを
主とした合金は、溶液の状態で供給され、熱分解反応に
より形成されたものであることを特徴とする請求項29
または30に記載された半導体デバイス。31. Gold, platinum, palladium, silver, or an alloy mainly containing any of these, formed inside the deep groove or the deep hole, is supplied in a solution state, and is formed by a thermal decomposition reaction. 30. The method of claim 29, wherein
Or a semiconductor device described in 30.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005032759A (en) * | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Seiko Epson Corp | Method of forming multilayer wiring, method of manufacturing wiring board, and method of manufacturing device |
JP2005032758A (en) * | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Seiko Epson Corp | Method of forming multilayer wiring, method of manufacturing wiring board, and method of manufacturing device |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07147283A (en) * | 1993-07-26 | 1995-06-06 | At & T Global Inf Solutions Internatl Inc | Formation process of spin on conductor of integrated circuit |
JPH08293498A (en) * | 1995-04-21 | 1996-11-05 | Sony Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
JPH09134891A (en) * | 1995-09-06 | 1997-05-20 | Vacuum Metallurgical Co Ltd | Formation of thin film of semiconductor substrate |
JPH09275104A (en) * | 1996-04-04 | 1997-10-21 | Hitachi Ltd | Method and device for connecting wirings |
JPH10125780A (en) * | 1996-10-18 | 1998-05-15 | Nec Corp | Thin film forming method and forming device |
JPH111778A (en) * | 1997-04-08 | 1999-01-06 | Tori Chem Kenkyusho:Kk | Formation of film and solution used for same |
JP2000260865A (en) * | 1999-03-08 | 2000-09-22 | Tori Chemical Kenkyusho:Kk | Wiring film formation method and wiring film structure |
JP2000309872A (en) * | 1999-02-26 | 2000-11-07 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Formation of metallic thin film and substrate treating device |
-
2000
- 2000-12-25 JP JP2000396902A patent/JP2002198372A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07147283A (en) * | 1993-07-26 | 1995-06-06 | At & T Global Inf Solutions Internatl Inc | Formation process of spin on conductor of integrated circuit |
JPH08293498A (en) * | 1995-04-21 | 1996-11-05 | Sony Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
JPH09134891A (en) * | 1995-09-06 | 1997-05-20 | Vacuum Metallurgical Co Ltd | Formation of thin film of semiconductor substrate |
JPH09275104A (en) * | 1996-04-04 | 1997-10-21 | Hitachi Ltd | Method and device for connecting wirings |
JPH10125780A (en) * | 1996-10-18 | 1998-05-15 | Nec Corp | Thin film forming method and forming device |
JPH111778A (en) * | 1997-04-08 | 1999-01-06 | Tori Chem Kenkyusho:Kk | Formation of film and solution used for same |
JP2000309872A (en) * | 1999-02-26 | 2000-11-07 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Formation of metallic thin film and substrate treating device |
JP2000260865A (en) * | 1999-03-08 | 2000-09-22 | Tori Chemical Kenkyusho:Kk | Wiring film formation method and wiring film structure |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005032759A (en) * | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Seiko Epson Corp | Method of forming multilayer wiring, method of manufacturing wiring board, and method of manufacturing device |
JP2005032758A (en) * | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Seiko Epson Corp | Method of forming multilayer wiring, method of manufacturing wiring board, and method of manufacturing device |
JP4617642B2 (en) * | 2003-07-07 | 2011-01-26 | セイコーエプソン株式会社 | Wiring board manufacturing method and electro-optical device manufacturing method |
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