JP2003031574A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method therefor

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JP2003031574A
JP2003031574A JP2001214360A JP2001214360A JP2003031574A JP 2003031574 A JP2003031574 A JP 2003031574A JP 2001214360 A JP2001214360 A JP 2001214360A JP 2001214360 A JP2001214360 A JP 2001214360A JP 2003031574 A JP2003031574 A JP 2003031574A
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wiring
film
embedded
metal
barrier metal
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Masashi Shimoda
雅志 下田
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the pitch of pad array, when a connection pad using Al is to be formed on the upper face of damascene wiring, using Cu in a semiconductor device. SOLUTION: A wiring groove 12 is formed on the surface of an interlayer insulating film 11, formed on a semiconductor substrate 10 where an element, is formed. A hole for wiring connection 13, which is connected to the base being a part of the wiring groove 12 and reaches the base, is formed. The device has embedment wiring 15, embedded in the wiring groove and in the hole, through first barrier metal 14 formed in the wiring groove and the inner faces of the hole and an embed film 16, where the material of a type different from buried wiring is embedded in the partial area of buried wiring, so that a surface is positioned at the same plane as the surface of embedment wiring in the wiring groove are given.

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、半導体装置および
その製造方法に係り、特に配線溝に金属が埋め込まれた
埋め込み配線構造およびその形成方法に関するものであ
り、例えばCuを主成分とするダマシン配線およびAl
を主成分とする接続パッドを有するメモリ集積回路にお
けるパッド配線層に適用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a buried wiring structure in which a metal is buried in a wiring groove and a method of forming the same. And Al
The present invention is applied to a pad wiring layer in a memory integrated circuit having a connection pad containing as a main component.

【0002】[0002]

【従来の技術】多層配線構造を有する半導体装置の製造
に際して、素子形成後の半導体基板上に形成された層間
絶縁膜に配線接続用ホール(素子との導通を確保するた
めのコンタクトホールあるいは下層配線との接続用のビ
アホール)および配線溝を形成し、例えばCuを主成分
とする金属を埋め込んで埋め込み配線を形成する。
2. Description of the Related Art In manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure, a wiring connection hole (a contact hole or a lower layer wiring for ensuring continuity with a device) is formed in an interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate after the device is formed. A via hole for connection with and a wiring groove are formed, and for example, a metal containing Cu as a main component is buried to form a buried wiring.

【0003】この際、デュアルダマシンプロセスを用い
て配線接続用ホールおよび配線溝を形成する方法の提案
がなされているが、従来のデュアルダマシン配線プロセ
スでは、単一の埋め込み材料でダマシン配線を形成して
いる。
At this time, there has been proposed a method of forming a wiring connection hole and a wiring groove by using a dual damascene process. However, in the conventional dual damascene wiring process, a damascene wiring is formed by a single filling material. ing.

【0004】したがって、例えばCu材を用いたダマシ
ン配線をパッド配線層として形成し、ダマシン配線の一
部を接続パッドとして使用するためには、Cu材パッド
に対するパッケージ接続プロセスを新規に考慮する必要
がある。
Therefore, in order to form a damascene wiring using a Cu material as a pad wiring layer and use a part of the damascene wiring as a connection pad, it is necessary to newly consider the package connection process for the Cu material pad. is there.

【0005】この場合、ウエハー状態でのチップ領域に
対するダイソートテスト時などに、テスターのプローブ
の針先をチップ領域上のパッド上に接触させて電気的特
性を測定することになるが、Cu材パッドへのプローブ
針先の接触は不安定である。
In this case, when performing a die sort test on the chip area in a wafer state, the probe tip of the tester is brought into contact with the pad on the chip area to measure the electrical characteristics. The contact of the probe needle tip with the pad is unstable.

【0006】この問題を解決するために、Cu材ダマシ
ン配線上にAl材パッドを形成する構造が考えられる
が、Al材パッドが基板面内方向においてCu材ダマシ
ン配線の外側領域まではみ出すと、パッド配列のピッチ
が大きくなってしまう。
In order to solve this problem, a structure in which an Al material pad is formed on the Cu material damascene wiring is conceivable. However, if the Al material pad protrudes to the outside area of the Cu material damascene wiring in the in-plane direction of the substrate, the pad is formed. The pitch of the array becomes large.

【0007】また、Cu材ダマシン配線上に層間絶縁膜
を形成してパッド開口部を形成し、Al材パッド層を全
面に堆積してコンタクトホールを通じてCu材ダマシン
配線に接続させた後にAl材パッド層をパターニングし
てAl材パッドを形成する構造が考えられる。しかし、
この構造は、プロセスが増加するという問題が発生し、
リソグラフィおよびRIE(Reactive Ion Etching)を
用いてCu材ダマシン配線上の層間絶縁膜にパッド開口
部を形成する際に包含余裕を持たせることによりデザイ
ン上の制約が発生する。
An interlayer insulating film is formed on the Cu material damascene wiring to form a pad opening, an Al material pad layer is deposited on the entire surface and connected to the Cu material damascene wiring through a contact hole, and then the Al material pad is formed. A structure is conceivable in which the layer is patterned to form an Al material pad. But,
This structure has the problem of increasing the number of processes,
Design restrictions are caused by providing an inclusion margin when forming a pad opening in an interlayer insulating film on a Cu material damascene wiring by using lithography and RIE (Reactive Ion Etching).

【0008】また、Cu材ダマシン配線とAl材パッド
との合金化反応による高抵抗化を防止するために、Al
材パッド層を堆積する前にバリアメタルを堆積すること
が望ましいが、このバリアメタルの材質、構造なども検
討する必要がある。
In order to prevent the resistance from increasing due to the alloying reaction between the Cu material damascene wiring and the Al material pad,
It is desirable to deposit the barrier metal before depositing the material pad layer, but it is also necessary to consider the material and structure of this barrier metal.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
ダマシン配線は単一の埋め込み材料で構成されているの
で、ダマシン配線の上面に接続パッドを形成しようとす
る場合に、パッド配列のピッチが大きくなるなどのデザ
イン上の制約が発生するという問題があった。
As described above, since the conventional damascene wiring is composed of a single burying material, the pitch of the pad arrangement can be reduced when the connection pads are to be formed on the upper surface of the damascene wiring. There was a problem that design restrictions such as enlargement occurred.

【0010】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、複数の埋め込み材料で構成されたダマシン配
線を有し、ダマシン配線の上面に接続パッドを形成しよ
うとする場合にパッド配列のピッチを小さくすることが
できるなどの効果が得られる半導体装置およびその製造
方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a damascene wiring composed of a plurality of embedding materials, and the pad arrangement of the pad arrangement when the connection pad is to be formed on the upper surface of the damascene wiring. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same, which are effective in reducing the pitch.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の半導体装
置は、素子が形成された半導体基板と、前記半導体基板
上に形成され、表面に配線溝が形成された層間絶縁膜
と、前記配線溝の内面に形成された第1のバリアメタル
と、前記第1のバリアメタルを介して前記配線溝の内部
に埋め込まれた埋め込み配線と、前記配線溝の内部に、
前記埋め込み配線とは別の種類の材料が、その側面と底
面で前記埋め込み配線に接するように埋め込まれた埋め
込み膜とを具備することを特徴とする。
A first semiconductor device of the present invention comprises: a semiconductor substrate on which elements are formed; an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate and having wiring grooves formed on the surface thereof; A first barrier metal formed on the inner surface of the wiring groove, an embedded wiring embedded inside the wiring groove via the first barrier metal, and an inside of the wiring groove,
It is characterized in that a material different from that of the buried wiring has a buried film buried so as to be in contact with the buried wiring at its side surface and bottom surface.

【0012】本発明の第2の半導体装置は、素子が形成
された半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、表
面に配線溝が形成された層間絶縁膜と、前記配線溝の内
面に形成された第1のバリアメタルと、前記第1のバリ
アメタルを介して前記配線溝の内部の中間高さ位置まで
埋め込まれた埋め込み配線と、前記埋め込み配線を覆う
状態で前記配線溝の内面に形成された第2のバリアメタ
ルと、前記埋め込み配線とは別の種類の導電体材料がそ
の側面と底面で前記第2のバリアメタルに接するように
前記配線溝の内部に埋め込まれてなる埋め込み膜とを具
備することを特徴とする。
A second semiconductor device of the present invention comprises a semiconductor substrate having an element formed thereon, an interlayer insulating film having a wiring groove formed on the surface of the semiconductor substrate, and an inner surface of the wiring groove. Formed on the inner surface of the wiring groove in a state of covering the embedded first wiring and the embedded wiring embedded to the intermediate height position inside the wiring groove through the first barrier metal. And a buried film in which a conductor material of a different type from the buried wiring is buried inside the wiring groove so as to contact the second barrier metal on its side surface and bottom surface. It is characterized by including.

【0013】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
素子形成後の半導体基板の上面に層間絶縁膜を形成する
工程と、前記層間絶縁膜の表面部に配線溝を形成する工
程と、次に、前記配線溝の内面を含む層間絶縁膜の表面
上に第1のバリアメタルを形成する工程と、前記第1の
バリアメタルの表面上に前記配線溝の内部の高さの途中
まで金属を堆積する工程と、前記金属の表面上に第2の
バリアメタルを形成する工程と、前記第2のバリアメタ
ルの表面上に前記金属とは異なる種類の材料を前記層間
絶縁膜の表面より高い位置まで堆積する工程と、化学的
機械研磨により、前記配線溝の内部の前記第1のバリア
メタル、前記金属、前記第2のバリアメタルおよび前記
金属とは異なる種類の材料の各表面を露出させることに
より、前記金属からなる埋め込み配線の表面の一部に前
記金属とは異なる種類の材料からなる埋め込み膜が埋め
込まれた配線構造を前記配線溝の内部に残存させる工程
とを具備することを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is
A step of forming an interlayer insulating film on the upper surface of the semiconductor substrate after element formation, a step of forming a wiring groove on the surface portion of the interlayer insulating film, and then, on the surface of the interlayer insulating film including the inner surface of the wiring groove. A step of forming a first barrier metal on the surface of the first barrier metal, a step of depositing a metal on the surface of the first barrier metal to a height halfway inside the wiring groove, and a step of forming a second barrier on the surface of the metal. A step of forming a metal, a step of depositing a material different from the metal on the surface of the second barrier metal to a position higher than the surface of the interlayer insulating film, and a step of chemical mechanical polishing to form the wiring groove. By exposing the surfaces of the first barrier metal, the metal, the second barrier metal, and a material of a different type from the metal in the interior of the metal, the surface of the embedded wiring made of the metal is partially exposed. Different from metal Characterized by comprising the step of leaving the interconnect structure film burying made of a material of the kind is embedded inside the wiring groove.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0015】<第1の実施形態>図1は、本発明の第1
の実施形態に係る多層配線構造を有する半導体装置にお
ける表面保護膜を透視してCu埋め込み配線の一部およ
びAlパッド領域付近のパターンの一例を示す平面図で
ある。
<First Embodiment> FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing an example of a pattern in the vicinity of a part of Cu-embedded wiring and an Al pad region through the surface protection film in the semiconductor device having the multilayer wiring structure according to the embodiment of FIG.

【0016】図2は、図1中のB−B´線に沿って矢印
方向に見て示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view taken along line BB 'in FIG. 1 and viewed in the direction of the arrow.

【0017】図1および図2において、素子形成後の半
導体基板10上の層間絶縁膜11は、その表面に配線溝12が
形成されており、さらに、この配線溝12の一部の底面に
連なるように層間絶縁膜底面に達する配線接続用ホール
(基板表面に達するコンタクトホール、あるいは、下層
配線表面に達するビアホール)13が形成されている。な
お、これらのホール13および配線溝12は、例えばデュア
ルダマシンプロセスで形成可能である。
In FIG. 1 and FIG. 2, a wiring groove 12 is formed on the surface of an interlayer insulating film 11 on a semiconductor substrate 10 after element formation, and is further connected to a part of the bottom surface of the wiring groove 12. Thus, a wiring connecting hole (a contact hole reaching the substrate surface or a via hole reaching the lower layer wiring surface) 13 reaching the bottom surface of the interlayer insulating film is formed. The hole 13 and the wiring groove 12 can be formed by, for example, a dual damascene process.

【0018】そして、配線溝12およびホール13の各内面
に形成されている第1のバリアメタル14を介して配線溝
12およびホール13の内部にCuまたはCuを主成分とす
る金属からなる埋め込み配線15が埋め込まれている。第
1のバリアメタル14は、層間絶縁膜11中へのCuの拡散
を防止するために、例えば高融点金属を含有する金属膜
が用いられている。
Then, the wiring groove is formed through the first barrier metal 14 formed on each inner surface of the wiring groove 12 and the hole 13.
Embedded wirings 15 made of Cu or a metal containing Cu as a main component are embedded in the holes 12 and the holes 13. The first barrier metal 14 is, for example, a metal film containing a refractory metal in order to prevent Cu from diffusing into the interlayer insulating film 11.

【0019】さらに、配線溝12の内部には、埋め込み配
線15とは別の種類の材料からなる埋め込み膜16が、その
側面と底面で前記埋め込み配線15に接するように埋め込
まれている。この場合、埋め込み膜16は、その表面が埋
め込み配線15の表面と同一あるいはほぼ同一の平面にな
るように埋め込まれ、基板面内方向において埋め込み配
線15の外側領域まではみ出さないように形成されてい
る。
Further, a buried film 16 made of a material different from that of the buried wiring 15 is buried inside the wiring groove 12 so that the side surface and the bottom surface of the buried film 16 are in contact with the buried wiring 15. In this case, the embedded film 16 is embedded so that the surface thereof is on the same or substantially the same plane as the surface of the embedded wiring 15, and is formed so as not to protrude to the outer region of the embedded wiring 15 in the in-plane direction of the substrate. There is.

【0020】本例では、埋め込み膜16は、埋め込み配線
15の一部の領域に第2のバリアメタル17を介して埋め込
まれたAlまたはAlを主成分とする金属(例えばAl
−Cu)からなる。
In this example, the buried film 16 is a buried wiring.
Al or a metal containing Al as a main component embedded in a partial region of 15 through a second barrier metal 17 (for example, Al
-Cu).

【0021】そして、埋め込み配線15および埋め込み膜
16を含む層間絶縁膜上に表面保護膜18が形成され、埋め
込み膜16の一部上で表面保護膜18にパッド開口部19が形
成されており、埋め込み膜16の一部は接続用のパッド領
域PAD となっている。
Then, the embedded wiring 15 and the embedded film
A surface protective film 18 is formed on the interlayer insulating film including 16 and a pad opening 19 is formed in the surface protective film 18 on a part of the embedded film 16, and a part of the embedded film 16 is a pad for connection. It is a region PAD.

【0022】また、第2のバリアメタル17は、Cuを主
成分とする金属からなる埋め込み配線15とAl−Cuか
らなる埋め込み膜16との合金化反応による高抵抗化を防
止する役割を有するもので、例えばTiNあるいはTa
Nが用いられている。
Further, the second barrier metal 17 has a role of preventing a resistance increase due to an alloying reaction between the embedded wiring 15 made of a metal containing Cu as a main component and the embedded film 16 made of Al--Cu. For example, TiN or Ta
N is used.

【0023】上記構成の半導体装置は、2種類の配線材
料でダマシン配線が構成されている。即ち、配線溝12に
CuまたはCuを主成分とする金属が埋め込まれた埋め
込み配線15の表面部の一部の領域に、埋め込み配線15と
は異なる材質であるAlを主成分とする金属からなる埋
め込み膜16が埋め込まれ、その一部がパッド領域PADと
なっている。この場合、CuまたはCuを主成分とする
埋め込み配線15は電気抵抗を低減させる役割を有し、低
抵抗であるCu配線の特色を十分に活用できる。また、
Al−Cuからなるパッド領域PAD は、ボンディングワ
イヤあるいは金属バンプ電極との接続、または、テスタ
ーのプローブの針先との接触を安定的に行うことを可能
とする役割を有する。
In the semiconductor device having the above structure, damascene wiring is composed of two kinds of wiring materials. That is, a part of the surface of the embedded wiring 15 in which Cu or a metal containing Cu as a main component is embedded in the wiring groove 12 is made of a metal whose main component is Al, which is a material different from that of the embedded wiring 15. The burying film 16 is buried, and a part of the burying film 16 serves as a pad area PAD. In this case, Cu or the embedded wiring 15 mainly composed of Cu has a role of reducing the electric resistance, and the characteristic of the Cu wiring having a low resistance can be fully utilized. Also,
The pad region PAD made of Al—Cu has a role of enabling stable connection with a bonding wire or a metal bump electrode or contact with a probe tip of a tester.

【0024】また、埋め込み膜16は、基板面内方向にお
いて埋め込み配線15の外側領域まではみ出さないように
形成されているので、基板面内方向に複数配置されるパ
ッドの配列ピッチを小さくすることが可能となり、表面
保護膜18にパッド開口部19を形成する際のパターン余裕
が少なくて済み、デザイン上の制約が発生しなくなる。
Further, since the embedded film 16 is formed so as not to extend to the outer region of the embedded wiring 15 in the in-plane direction of the substrate, the arrangement pitch of a plurality of pads arranged in the in-plane direction of the substrate should be made small. Therefore, the pattern margin at the time of forming the pad opening portion 19 in the surface protection film 18 can be reduced, and the restriction on the design does not occur.

【0025】図3(a)乃至(c)は、図1の半導体装
置の埋め込み配線15、埋め込み膜16、パッド領域PAD の
形成工程の一部における基板構造を示す断面図である。
FIGS. 3A to 3C are sectional views showing the substrate structure in a part of the process of forming the embedded wiring 15, the embedded film 16 and the pad region PAD of the semiconductor device of FIG.

【0026】図3(a)に示すように、素子形成後のS
i基板10上に形成され、CMP(化学的機械研磨)法を
用いて平坦性が維持されたTEOS系のSiO2 膜11
に、配線接続用ホール13およびこれに連なる埋め込み配
線パターンに対応した配線溝12を形成する。
As shown in FIG. 3A, S after element formation is performed.
A TEOS-based SiO 2 film 11 formed on the i-substrate 10 and kept flat by CMP (Chemical Mechanical Polishing)
Then, a wiring connection hole 13 and a wiring groove 12 corresponding to the embedded wiring pattern continuous with the wiring connection hole 13 are formed.

【0027】次に、図3(b)に示すように、スパッタ
法により全面に第1のバリアメタル14を成膜し、さら
に、埋め込み配線用のCu膜15a をホール13、配線溝12
内に埋め込む。この際、配線溝12内に形成されるCu膜
15a の上面のうち少なくとも一部は、SiO2 膜11の上
面より低くなっている必要がある。言い換えると、後述
するようにCu膜15a の後に形成される埋め込み膜が配
線溝12内にも形成されるようにCu膜15a を形成してお
く必要がある。
Next, as shown in FIG. 3B, a first barrier metal 14 is formed on the entire surface by a sputtering method, and a Cu film 15a for a buried wiring is formed in a hole 13 and a wiring groove 12.
Embed in At this time, the Cu film formed in the wiring groove 12
At least a part of the upper surface of 15a needs to be lower than the upper surface of the SiO 2 film 11. In other words, it is necessary to form the Cu film 15a so that a buried film formed after the Cu film 15a is also formed in the wiring groove 12 as described later.

【0028】このCu膜15a の埋め込みは、スパッタ法
あるいはCVD(気相成長)法あるいはメッキ法により
実施可能である。電解メッキ法を採用する場合には、ま
ず、シード(SEED)層となる薄いCu膜をスパッタ
法により全面に形成し、このシード層(Cu膜)を一方
の電極として用いてメッキを行い、埋め込み配線用のC
u膜15a を全面に成膜する。この際、配線溝12内の途中
の高さまで成膜した段階で成膜を停止させる。
The Cu film 15a can be embedded by a sputtering method, a CVD (vapor phase growth) method, or a plating method. In the case of adopting the electrolytic plating method, first, a thin Cu film to be a seed (SEED) layer is formed on the entire surface by a sputtering method, plating is performed by using this seed layer (Cu film) as one electrode, and then embedded. C for wiring
The u film 15a is formed on the entire surface. At this time, the film formation is stopped at the stage where the film is formed to a height midway in the wiring groove 12.

【0029】次に、図3(c)に示すように、スパッタ
法により全面に第2のバリアメタル17を成膜し、さら
に、全面にAl−Cu膜16a を堆積させる。この際、ス
パッタ法、CVD法、蒸着法などのいずれを用いてもよ
いが、現状ではコスト面でスパッタ法が望ましい。
Next, as shown in FIG. 3C, a second barrier metal 17 is formed on the entire surface by a sputtering method, and an Al--Cu film 16a is further deposited on the entire surface. At this time, any of the sputtering method, the CVD method, the vapor deposition method and the like may be used, but at present, the sputtering method is preferable in terms of cost.

【0030】次に、CMP法で研磨し、図2に示したよ
うに、第1のバリアメタル14、Cu膜15、第2のバリア
メタル17およびAl−Cu膜16a を、各表面が配線溝12
内で同一平面に露出した状態で配線溝12内に残存させる
とともに、層間絶縁膜11上に堆積されている不要部分を
除去する。これにより、Cu膜15a は前記Cu埋め込み
配線15となり、Al−Cu膜16a は基板面内方向におい
て埋め込み配線15の外側領域まではみ出さない状態で前
記埋め込み膜16となる。
Next, polishing is performed by the CMP method, and as shown in FIG. 2, the first barrier metal 14, the Cu film 15, the second barrier metal 17 and the Al--Cu film 16a are formed on the respective surfaces with wiring trenches. 12
While remaining in the wiring trench 12 in a state where it is exposed to the same plane inside, unnecessary portions deposited on the interlayer insulating film 11 are removed. As a result, the Cu film 15a becomes the Cu embedded wiring 15, and the Al—Cu film 16a becomes the embedded film 16 in a state in which it does not protrude to the outer region of the embedded wiring 15 in the in-plane direction of the substrate.

【0031】この後、Cu埋め込み配線15および埋め込
み膜16を含む層間絶縁膜上の全面に表面保護膜18を形成
し、埋め込み膜16の一部上に対応してパッド開口部19を
形成することにより、埋め込み膜16の一部をパッド領域
PAD とする。
After that, a surface protection film 18 is formed on the entire surface of the interlayer insulating film including the Cu embedded wiring 15 and the embedded film 16, and a pad opening 19 is formed corresponding to a part of the embedded film 16. Part of the embedded film 16
PAD.

【0032】なお、前記配線溝12内へのCu膜15の埋め
込みは、スパッタ法による第1のバリアメタル14、第2
のバリアメタル17およびAl−Cu膜16の形成工程との
整合性を重視し、スパッタ法によりCu膜15を全面に成
膜した後、レーザー照射法によってCu膜15のメルティ
ング(溶融)を行うことも可能である。
The Cu film 15 is buried in the wiring groove 12 by the first barrier metal 14 and the second barrier metal 14 formed by the sputtering method.
The Cu film 15 is melted by the laser irradiation method after the Cu film 15 is formed on the entire surface by the sputtering method, placing importance on the compatibility with the step of forming the barrier metal 17 and the Al—Cu film 16 of FIG. It is also possible.

【0033】上記した半導体装置の製造方法は、デュア
ルダマシン配線プロセスの途中で埋め込む配線材料の種
類を変更することにより、簡単なプロセスで図1および
図2に示した半導体装置を実現することができる。
In the above-described semiconductor device manufacturing method, the semiconductor device shown in FIGS. 1 and 2 can be realized by a simple process by changing the type of wiring material to be embedded in the dual damascene wiring process. .

【0034】上記した第1の実施形態におけるデュアル
ダマシンプロセスは、公知であるが、実施形態では前記
したように配線溝12の内部に埋め込み配線15および埋め
込み膜16を二重に埋め込む必要があるので、配線溝12の
深さをビアホール13の深さとは独立に正確に設定し得る
ことが望ましい。そのためには、本願出願人に係る特願
平10−286732号(特開2000−114373号)の「半導体装置
の製造方法」により提案された製造工程を採用すること
ができる。
The dual damascene process in the above-described first embodiment is known, but in the embodiment, it is necessary to doubly fill the buried wiring 15 and the buried film 16 in the wiring groove 12 as described above. It is desirable that the depth of the wiring groove 12 can be accurately set independently of the depth of the via hole 13. For that purpose, the manufacturing process proposed by the "manufacturing method of a semiconductor device" of Japanese Patent Application No. 10-286732 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-114373) relating to the present applicant can be adopted.

【0035】<第2の実施形態>第1の実施形態では、
配線溝12の内部で埋め込み配線15の表面部の一部の領域
に存在する凹部にバリアメタル17と金属16が埋め込まれ
た場合を示した。
<Second Embodiment> In the first embodiment,
The case where the barrier metal 17 and the metal 16 are embedded in the concave portion existing in a part of the surface portion of the embedded wiring 15 inside the wiring groove 12 is shown.

【0036】これに対して、第2の実施形態では、配線
溝12の内部に金属を途中まで埋め込んだ後に、埋め込み
膜として金属以外の材料(例えば絶縁膜)を埋め込んで
いる点が異なり、その他は同じである。この場合には、
配列ピッチの小さな埋め込み絶縁膜を実現することがで
き、この埋め込み絶縁膜に所望の役割を持たせることが
できる。
On the other hand, the second embodiment is different in that a metal other than a metal (for example, an insulating film) is buried as a buried film after the metal is buried halfway inside the wiring groove 12. Are the same. In this case,
A buried insulating film having a small arrangement pitch can be realized, and this buried insulating film can have a desired role.

【0037】<第3の実施形態>第1の実施形態では、
配線溝12の内部で埋め込み配線15の表面部の一部の領域
に存在する凹部にバリアメタル17と金属16が埋め込まれ
た場合を示した。
<Third Embodiment> In the first embodiment,
The case where the barrier metal 17 and the metal 16 are embedded in the concave portion existing in a part of the surface portion of the embedded wiring 15 inside the wiring groove 12 is shown.

【0038】これに対して、第3の実施形態では、図4
(c)に示すように、配線溝12の内面のうち側面の中間
高さ位置より低い位置まで第1のバリアメタル14が形成
され、この第1のバリアメタル14を介して配線溝12の内
部の中間高さ位置まで埋め込み配線(例えばCu膜)15
が埋め込まれている。そして、第1のバリアメタル14お
よび埋め込み配線15を覆う状態で配線溝12の内面に第2
のバリアメタル17が形成されており、さらに、埋め込み
配線15とは別の種類の導電体材料(例えばAl−Cu
膜)からなる埋め込み膜16がその側面と底面で第2のバ
リアメタル17に接するように配線溝12の内部に埋め込ま
れている。
On the other hand, in the third embodiment, as shown in FIG.
As shown in (c), the first barrier metal 14 is formed on the inner surface of the wiring groove 12 to a position lower than the intermediate height position of the side surface, and the inside of the wiring groove 12 is interposed via the first barrier metal 14. Embedded wiring (eg Cu film) 15 to the middle height position
Is embedded. Then, a second layer is formed on the inner surface of the wiring groove 12 so as to cover the first barrier metal 14 and the embedded wiring 15.
Barrier metal 17 is formed, and a conductor material of a type different from that of the buried wiring 15 (for example, Al--Cu
A buried film 16 made of a film) is buried inside the wiring groove 12 so as to contact the second barrier metal 17 on its side surface and bottom surface.

【0039】なお、図4(c)において、図2中と対応
する部分には図2中と同一符号を付している。
In FIG. 4C, the parts corresponding to those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals as those in FIG.

【0040】第3の実施形態によれば、基本的には第1
の実施形態と同様の効果が得られるほか、埋め込み膜16
の上面面積を広くとることができ、埋め込み膜16の一部
をパッド領域として使用する際にパッド面積を広くとる
ことができ、都合が良い。
According to the third embodiment, basically the first
In addition to the same effect as in the embodiment of FIG.
It is convenient because the area of the upper surface of the pad can be made large, and the pad area can be made large when a part of the embedded film 16 is used as a pad region.

【0041】ここで、図4(a)乃至(c)を参照し
て、第3の実施形態に係る半導体装置の埋め込み配線1
5、埋め込み膜16、パッド領域PAD の形成工程の一例を
簡単に説明する。
Here, with reference to FIGS. 4A to 4C, the embedded wiring 1 of the semiconductor device according to the third embodiment.
5, an example of a process of forming the buried film 16 and the pad region PAD will be briefly described.

【0042】図4(a)に示すように、素子形成後のS
i基板10上に形成され、CMP法を用いて平坦性が維持
されたSiO2 膜11に、配線接続用ホール13およびこれ
に連なる埋め込み配線パターンに対応した配線溝12を形
成する。次に、この配線溝12を埋め込まない程度の厚み
に第1のバリアメタル14をスパッタ法により全面に堆積
し、続いて、埋め込み配線用のCu膜15a を全面に堆積
し、Cu膜15a をホール13、配線溝12内に完全に埋め込
む。
As shown in FIG. 4A, S after element formation is performed.
A wiring connection hole 13 and a wiring groove 12 corresponding to an embedded wiring pattern continuous with the wiring connection hole 13 are formed in the SiO 2 film 11 formed on the i substrate 10 and kept flat by CMP. Next, a first barrier metal 14 is deposited on the entire surface by a sputtering method to a thickness that does not fill the wiring groove 12, and subsequently, a Cu film 15a for a buried wiring is deposited on the entire surface and a Cu film 15a is formed as a hole. 13. The wiring groove 12 is completely embedded.

【0043】次に、図4(b)に示すように、CMP法
を用いてSiO2 膜11が露出するまでCu膜15a および
第1のバリアメタル14を削り、表面を平坦化する。その
後、RIE法を用いてCu膜15a を選択的にエッチング
し、配線溝12内に段差を形成する。この際、配線溝12内
に残るCu膜15a からなる埋め込み配線15の上面のうち
少なくとも一部は、SiO2 膜11の上面より低くなって
いる必要がある。
Next, as shown in FIG. 4B, the Cu film 15a and the first barrier metal 14 are ground by CMP until the SiO 2 film 11 is exposed, and the surface is flattened. Then, the Cu film 15a is selectively etched by using the RIE method to form a step in the wiring groove 12. At this time, at least a part of the upper surface of the embedded wiring 15 made of the Cu film 15a remaining in the wiring groove 12 needs to be lower than the upper surface of the SiO 2 film 11.

【0044】次に、図4(c)に示すように、スパッタ
法により全面に第2のバリアメタル17を成膜し、さら
に、全面にAl−Cu膜16a を堆積して前記配線溝12内
の段差を充填する。次に、CMP法で研磨し、配線溝12
内にAl−Cu膜16a および第2のバリアメタル17が露
出した状態で残存させるとともに、層間絶縁膜11上に堆
積されている不要部分を除去し、表面を平坦化する。こ
のように配線溝12内に残存しているAl−Cu膜16a
は、基板面内方向において配線溝12の外側領域まではみ
出さない状態で埋め込み膜16となる。
Next, as shown in FIG. 4C, a second barrier metal 17 is formed on the entire surface by a sputtering method, and an Al--Cu film 16a is further deposited on the entire surface to form the inside of the wiring groove 12. Fill the step. Next, the wiring groove 12 is polished by the CMP method.
The Al-Cu film 16a and the second barrier metal 17 are left exposed in the inside, and unnecessary portions deposited on the interlayer insulating film 11 are removed to planarize the surface. Thus, the Al--Cu film 16a remaining in the wiring groove 12
Becomes the embedded film 16 in a state where the embedded film 16 does not protrude to the region outside the wiring groove 12 in the in-plane direction of the substrate.

【0045】この後、第2のバリアメタル17および埋め
込み膜16を含む層間絶縁膜上の全面に表面保護膜18を形
成し、埋め込み膜16の一部上に対応してパッド開口部19
を形成することにより、埋め込み膜16の一部をパッド領
域PAD とする。
After that, a surface protection film 18 is formed on the entire surface of the interlayer insulating film including the second barrier metal 17 and the burying film 16, and a pad opening 19 is formed corresponding to a part of the burying film 16.
Are formed to form a part of the buried film 16 as a pad area PAD.

【0046】<第4の実施形態>第1の実施形態で説明
したように層間絶縁膜11のホール13および配線溝12の内
部にCuまたはCuを主成分とする金属を埋め込む際
に、Cuが基板10中および層間絶縁膜11中へ拡散するこ
とを防止するためにバリアメタル14を形成している。こ
のバリアメタル14の材料として、高融点金属あるいはそ
れらの窒化物(例えばWSiN膜)を使用可能である
が、これらの材料は、抵抗率が比較的高い(数百μΩc
m)ので、埋め込み配線とのコンタクト抵抗が高くな
り、低抵抗であるCu配線の特色を十分に活用できなく
なるおそれがある。
<Fourth Embodiment> As described in the first embodiment, when Cu or a metal containing Cu as a main component is embedded in the hole 13 and the wiring groove 12 of the interlayer insulating film 11, Cu A barrier metal 14 is formed in order to prevent diffusion into the substrate 10 and the interlayer insulating film 11. As the material of the barrier metal 14, a refractory metal or a nitride thereof (for example, a WSiN film) can be used, but these materials have a relatively high resistivity (several hundred μΩc).
m), the contact resistance with the embedded wiring becomes high, and there is a possibility that the characteristic of the Cu wiring, which has a low resistance, cannot be fully utilized.

【0047】このような問題点を解決するために、本願
出願人に係る特願平10−286733号(特開2000−114374
号)の「半導体装置およびその製造方法」では、Cuを
主成分とする金属を埋め込む前に、ホール底部の基板表
面に金属シリサイドを形成し、この金属シリサイド上に
低抵抗なアルミニウム・シリサイド合金膜を形成し、配
線接続用ホールの側面および配線溝の内面にCu拡散防
止機能を有するバリアメタルとしてアルミナ合金膜を形
成することを提案した。なお、前記金属シリサイドの材
料は、Ti、Zr、Hf、Mo、W、Taのいずれかを
用いることができる。
In order to solve such a problem, Japanese Patent Application No. 10-286733 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-114374) filed by the present applicant.
No.), "semiconductor device and manufacturing method thereof", a metal silicide is formed on the substrate surface at the bottom of the hole before embedding a metal containing Cu as a main component, and a low resistance aluminum-silicide alloy film is formed on the metal silicide. And forming an alumina alloy film as a barrier metal having a Cu diffusion preventing function on the side surface of the wiring connection hole and the inner surface of the wiring groove. As the material of the metal silicide, any one of Ti, Zr, Hf, Mo, W and Ta can be used.

【0048】第4の実施形態では、上記特願平10−2867
33号の提案を第1乃至第3の実施形態のいずれかに適用
することにより、ホール13および配線溝12にCuを主成
分とする金属を埋め込んで埋め込み配線15を形成する前
に、ホール底部のコンタクト部のバリアメタルをシリサ
イドとAl合金とで形成し、高融点金属あるいはその窒
化物と比べて低抵抗化し、埋め込み配線15のコンタクト
抵抗を低く実現することが可能になる。
In the fourth embodiment, the above-mentioned Japanese Patent Application No. 10-2867 is used.
By applying the proposal of No. 33 to any of the first to third embodiments, the hole bottom portion is formed before the metal having Cu as the main component is embedded in the hole 13 and the wiring groove 12 to form the embedded wiring 15. The barrier metal of the contact portion is formed of silicide and an Al alloy, and has a lower resistance than the refractory metal or its nitride, and the contact resistance of the embedded wiring 15 can be reduced.

【0049】<第5の実施形態>第1の実施形態で説明
したようにホール13および配線溝12の内部にCuを主成
分とする金属を埋め込む際に、通常は、Cuの成膜中あ
るいは成膜後に加熱する。この際、加熱工程において、
ホール13や配線溝12の側壁から水分の放出(デガス)が
あると、Cu配線の埋め込みが損なわれてボイドが発生
し、後工程でCu膜のCMPを行うと、配線の欠損(ノ
ッチ)が発生するおそれがある。
<Fifth Embodiment> As described in the first embodiment, when the metal containing Cu as a main component is embedded in the hole 13 and the wiring groove 12, normally, during Cu film formation or It heats after film-forming. At this time, in the heating step,
When water is released (degas) from the side walls of the holes 13 and the wiring grooves 12, the Cu wiring is damaged and voids are generated. When CMP is performed on the Cu film in a later step, wiring defects (notches) occur. It may occur.

【0050】このような問題点を解決するために、本願
出願人に係る特願平10−260113号(特開2000−91429
号)の「半導体装置の製造方法」では、ホール、配線溝
にCuを埋め込んで埋め込み配線を形成する前に、ホー
ル、配線溝の側壁からのデガスに対してブロック性が高
いサイドウォール(SiN膜あるいはSiO膜)を前記
側壁に形成しておくことを提案した。また、サイドウォ
ールは、デガスに対してブロック性が高いだけでなく、
ホール、配線溝内のCu埋め込み配線中のCuがホー
ル、配線溝の側壁から層間絶縁膜中に拡散することを防
止するCu拡散防止膜としての機能も有する。この際、
サイドウォールとして、例えばP−CVD(プラズマ気
相成長)法によりSiN膜を形成し、バリアメタル層と
して例えばWSiN膜を形成すればよい。また、前記サ
イドウォールの材料は、SiN膜が好ましくない場合に
はSiO膜を使用してもよい。また、前記バリアメタル
層は、前記WSiN膜に限らず、高融点金属であるW、
Ta、Tiなどの少なくとも1つを含有するものを使用
してもよい。
In order to solve such a problem, Japanese Patent Application No. 10-260113 filed by the present applicant (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-91429).
No.) “method for manufacturing a semiconductor device”, a side wall (SiN film) having a high blocking property against degas from the side wall of the hole or the wiring groove before forming the embedded wiring by burying Cu in the hole or the wiring groove. Alternatively, it was proposed that a SiO film) be formed on the side wall. Moreover, not only is the sidewall highly blocking against degas,
It also has a function as a Cu diffusion prevention film that prevents Cu in the hole and the wiring embedded with Cu in the wiring groove from diffusing from the side wall of the hole and the wiring groove into the interlayer insulating film. On this occasion,
For example, a SiN film may be formed as a sidewall by a P-CVD (plasma vapor deposition) method, and a WSiN film may be formed as a barrier metal layer. Further, as the material of the sidewall, a SiO film may be used when the SiN film is not preferable. Further, the barrier metal layer is not limited to the WSiN film, but is a refractory metal such as W,
A material containing at least one of Ta and Ti may be used.

【0051】第5の実施形態では、上記特願平10−2601
13号の提案を第1乃至第3の実施形態のいずれかに適用
することにより、Cuの成膜中あるいは成膜後の加熱工
程において、ホール、配線溝の側壁からのデガスを防止
し、埋め込み欠損(ボイド)の発生を抑制することが可
能になる。結果として、後工程でCu膜のCMPを行っ
た際、配線欠損の発生を抑制し、良好な埋め込み配線を
実現することが可能になる。
In the fifth embodiment, the above-mentioned Japanese Patent Application No. 10-2601 is used.
By applying the proposal of No. 13 to any of the first to third embodiments, it is possible to prevent degassing from the sidewalls of holes and wiring trenches during the heating process during or after Cu film formation, and to fill them. It becomes possible to suppress the occurrence of defects (voids). As a result, when the Cu film is subjected to CMP in a later step, it is possible to suppress the occurrence of wiring loss and realize a good buried wiring.

【0052】なお、前記各実施形態では、層間絶縁膜に
ビアホールおよび配線溝を形成した場合を説明したが、
層間絶縁膜にコンタクトホールおよび配線溝を形成する
場合、さらには、層間絶縁膜にコンタクトホールとビア
ホールと配線溝を同時に形成する場合など、一般的に層
間絶縁膜に配線溝を形成する場合に本発明を適用可能で
ある。
In each of the above embodiments, the case where the via hole and the wiring groove are formed in the interlayer insulating film has been described.
Generally, when forming a wiring groove in the interlayer insulating film, such as when forming a contact hole and a wiring groove in the interlayer insulating film, and when forming a contact hole, a via hole, and a wiring groove in the interlayer insulating film at the same time. The invention can be applied.

【0053】[0053]

【発明の効果】上述したように本発明の半導体装置およ
びその製造方法によれば、複数の埋め込み材料で構成さ
れたダマシン配線を有し、ダマシン配線の上面に接続パ
ッドを形成しようとする場合にパッド配列のピッチを小
さくすることができるなどの効果が得られる。
As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, when the damascene wiring made of a plurality of embedding materials is provided and the connection pad is to be formed on the upper surface of the damascene wiring. The effect that the pitch of the pad array can be reduced can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置にお
ける表面保護膜を透視してCu埋め込み配線の一部およ
びAlパッド領域付近のパターンの一例を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing an example of a pattern in the vicinity of a part of a Cu-embedded wiring and an Al pad region through a surface protection film in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中のB−B´線に沿って矢印方向に見て示
す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view as seen in the direction of the arrow along the line BB ′ in FIG.

【図3】図1の半導体装置のCu埋め込み配線およびA
lパッドの形成工程の一例における基板構造を示す断面
図。
FIG. 3 is a diagram illustrating a Cu embedded wiring and A of the semiconductor device of FIG.
Sectional drawing which shows the board | substrate structure in an example of the formation process of l pad.

【図4】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置にお
けるCu埋め込み配線の一部およびAlパッド領域付近
の基板構造を工程順に示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing, in the order of steps, a substrate structure near a part of a Cu-embedded wiring and an Al pad region in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…半導体基板、 11…層間絶縁膜、 12…配線溝、 13…配線接続用ホール、 14…第1のバリアメタル、 15…埋め込み配線、 16…埋め込み膜、 PAD …パッド領域、 17…第2のバリアメタル、 18…表面保護膜、 19…パッド開口部。 10 ... Semiconductor substrate, 11 ... Interlayer insulating film, 12 ... Wiring groove, 13 ... hole for wiring connection, 14 ... the first barrier metal, 15… Embedded wiring, 16 ... Embedded film, PAD ... Pad area, 17 ... second barrier metal, 18 ... Surface protective film, 19 ... Pad opening.

フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 HH09 HH11 HH32 HH33 JJ01 JJ11 JJ25 JJ26 JJ32 JJ33 KK01 MM02 MM03 MM12 MM13 MM21 NN06 NN07 PP06 PP15 PP27 QQ09 QQ37 QQ48 QQ73 QQ75 QQ83 RR04 SS04 TT07 VV07 XX00 XX03 XX09 XX10 XX28 XX33 Continued front page    F term (reference) 5F033 HH09 HH11 HH32 HH33 JJ01                       JJ11 JJ25 JJ26 JJ32 JJ33                       KK01 MM02 MM03 MM12 MM13                       MM21 NN06 NN07 PP06 PP15                       PP27 QQ09 QQ37 QQ48 QQ73                       QQ75 QQ83 RR04 SS04 TT07                       VV07 XX00 XX03 XX09 XX10                       XX28 XX33

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 素子が形成された半導体基板と、 前記半導体基板上に形成され、表面に配線溝が形成され
た層間絶縁膜と、 前記配線溝の内面に形成された第1のバリアメタルと、 前記第1のバリアメタルを介して前記配線溝の内部に埋
め込まれた埋め込み配線と、 前記配線溝の内部に、前記埋め込み配線とは別の種類の
材料が、その側面と底面で前記埋め込み配線に接するよ
うに埋め込まれた埋め込み膜とを具備することを特徴と
する半導体装置。
1. A semiconductor substrate having an element formed thereon, an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate and having a wiring groove formed on the surface thereof, and a first barrier metal formed on an inner surface of the wiring groove. Embedded wiring embedded in the wiring groove through the first barrier metal, and a material different from the embedded wiring in the wiring groove inside the wiring groove And a buried film buried so as to be in contact with the semiconductor device.
【請求項2】 前記埋め込み膜は、前記配線溝の内部で
前記埋め込み配線の表面と同一平面に表面が位置するよ
うに埋め込まれていることを特徴とする請求項1記載の
半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the embedded film is embedded so that the surface thereof is located in the same plane as the surface of the embedded wiring inside the wiring groove.
【請求項3】 前記埋め込み膜は金属であり、前記埋め
込み膜と前記埋め込み配線との間に第2のバリアメタル
が存在することを特徴とする請求項1または2記載の半
導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the buried film is a metal, and a second barrier metal is present between the buried film and the buried wiring.
【請求項4】 素子が形成された半導体基板と、 前記半導体基板上に形成され、表面に配線溝が形成され
た層間絶縁膜と、 前記配線溝の内面に形成された第1のバリアメタルと、 前記第1のバリアメタルを介して前記配線溝の内部の中
間高さ位置まで埋め込まれた埋め込み配線と、 前記埋め込み配線を覆う状態で前記配線溝の内面に形成
された第2のバリアメタルと、 前記埋め込み配線とは別の種類の導電体材料がその側面
と底面で前記第2のバリアメタルに接するように前記配
線溝の内部に埋め込まれてなる埋め込み膜とを具備する
ことを特徴とする半導体装置。
4. A semiconductor substrate having an element formed thereon, an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate and having a wiring groove formed on a surface thereof, and a first barrier metal formed on an inner surface of the wiring groove. An embedded wiring embedded to the intermediate height position inside the wiring groove through the first barrier metal, and a second barrier metal formed on the inner surface of the wiring groove so as to cover the embedded wiring. And a buried film in which a conductor material different from that of the buried wiring is buried inside the wiring groove so as to contact the second barrier metal on the side surface and the bottom surface thereof. Semiconductor device.
【請求項5】 前記埋め込み配線はCuまたはCuを主
成分とする金属であり、前記埋め込み膜はAlを主成分
とする金属であり、前記埋め込み配線および埋め込み膜
を含む層間絶縁膜上に表面保護膜が形成され、前記埋め
込み膜の一部上で前記表面保護膜にパッド開口部が形成
されてなり、前記埋め込み膜の一部はパッド領域として
使用されることを特徴とする請求項3または4記載の半
導体装置。
5. The embedded wiring is Cu or a metal containing Cu as a main component, the embedded film is a metal containing Al as a main component, and surface protection is performed on an interlayer insulating film including the embedded wiring and the embedded film. 5. A film is formed, a pad opening is formed in the surface protection film on a part of the burying film, and a part of the burying film is used as a pad region. The semiconductor device described.
【請求項6】 前記第2のバリアメタルは、TiNある
いはTaNが用いられたことを特徴とする請求項5記載
の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein TiN or TaN is used for the second barrier metal.
【請求項7】 前記層間絶縁膜は、前記配線溝の一部の
底面に連なって底面に達する配線接続用のホールが形成
されており、 前記第1のバリアメタルは、前記ホールの内面にも形成
されており、 前記埋め込み配線は、前記第1のバリアメタルを介して
前記ホールの内部にも埋め込まれていることを特徴とす
る請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置。
7. The interlayer insulating film has a hole for wiring connection which is continuous with a bottom surface of a part of the wiring groove and reaches the bottom surface, and the first barrier metal is also formed on an inner surface of the hole. 7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed, and the embedded wiring is also embedded in the hole through the first barrier metal.
【請求項8】 素子形成後の半導体基板の上面に層間絶
縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜の表面部に配線溝を形成する工程と、 次に、前記配線溝の内面を含む層間絶縁膜の表面上に第
1のバリアメタルを形成する工程と、 前記第1のバリアメタルの表面上に前記配線溝の内部の
高さの途中まで金属を堆積する工程と、 前記金属の表面上に第2のバリアメタルを形成する工程
と、 前記第2のバリアメタルの表面上に前記金属とは異なる
種類の材料を前記層間絶縁膜の表面より高い位置まで堆
積する工程と、 化学的機械研磨により、前記配線溝の内部の前記第1の
バリアメタル、前記金属、前記第2のバリアメタルおよ
び前記金属とは異なる種類の材料の各表面を露出させる
ことにより、前記金属からなる埋め込み配線の表面の一
部に前記金属とは異なる種類の材料からなる埋め込み膜
が埋め込まれた配線構造を前記配線溝の内部に残存させ
る工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
8. A step of forming an interlayer insulating film on an upper surface of a semiconductor substrate after element formation, a step of forming a wiring groove on a surface portion of the interlayer insulating film, and a step of forming an interlayer including an inner surface of the wiring groove. Forming a first barrier metal on the surface of the insulating film, depositing a metal on the surface of the first barrier metal to a height halfway inside the wiring groove, and forming a metal on the surface of the metal Forming a second barrier metal on the surface of the second barrier metal, depositing a material different from the metal on the surface of the second barrier metal to a position higher than the surface of the interlayer insulating film, and chemical mechanical polishing. By exposing the respective surfaces of the first barrier metal, the metal, the second barrier metal, and a material of a different type from the metal inside the wiring groove, the surface of the embedded wiring made of the metal Before part of And a step of leaving a wiring structure in which a buried film made of a material different from that of the metal is buried inside the wiring groove.
【請求項9】 前記埋め込み配線を形成する金属はCu
またはCuを主成分とする金属であり、前記埋め込み膜
を形成する材料はAlを主成分とする金属であり、前記
化学的機械研磨の後に前記層間絶縁膜上に表面保護膜を
堆積し、前記埋め込み膜の一部上に対応してパッド開口
部を形成する工程をさらに具備することを特徴とする請
求項8記載の半導体装置の製造方法。
9. The metal forming the embedded wiring is Cu.
Alternatively, a metal containing Cu as a main component and a material forming the embedded film is a metal containing Al as a main component, and a surface protective film is deposited on the interlayer insulating film after the chemical mechanical polishing, 9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, further comprising the step of forming a pad opening corresponding to a part of the embedded film.
【請求項10】 前記第2のバリアメタルおよび前記A
lを主成分とする金属をそれぞれスパッタ法により形成
することを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造
方法。
10. The second barrier metal and the A
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the metal containing 1 as a main component is formed by a sputtering method.
【請求項11】 前記Cuを形成する工程は、 シード層となる薄いCu膜をスパッタ法により全面に形
成し、前記シード層を一方の電極として用いる電解メッ
キ法によりCu膜を成膜することを特徴とする請求項9
または10記載の半導体装置の製造方法。
11. The step of forming Cu comprises forming a thin Cu film to be a seed layer on the entire surface by a sputtering method and forming a Cu film by an electrolytic plating method using the seed layer as one electrode. Claim 9 characterized by
Alternatively, the manufacturing method of the semiconductor device according to the tenth item.
【請求項12】 前記第1のバリアメタルをスパッタ法
により形成し、 前記Cuを主成分とする金属を形成する工程は、Cuを
主成分とする金属をスパッタ法により全面に形成した後
にレーザー照射法によって前記金属のメルティングを行
うことを特徴とする請求項9または10記載の半導体装
置の製造方法。
12. The step of forming the first barrier metal by a sputtering method and forming the metal containing Cu as a main component is performed by forming a metal containing Cu as a main component on the entire surface by a sputtering method and then performing laser irradiation. 11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the metal is melted by a method.
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