JP2005183888A - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関し、詳細には、ビアホールとメタルとの接触抵抗が小さく安定したCu(銅)配線の半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a stable Cu (copper) wiring having a small contact resistance between a via hole and a metal and a method for manufacturing the semiconductor device.
半導体装置は、ますます高集積化が進み、微細化が要求されるようになり、配線は、抵抗の増加やEM(エレクトロマイグレーション)劣化による歩留まりや信頼性の低下が懸念されるようになってきている。 Semiconductor devices are becoming increasingly highly integrated and require miniaturization, and wiring is concerned about yields and reduced reliability due to increased resistance and EM (electromigration) degradation. ing.
そこで、従来から配線は、AL(アルミニウム)からCu(銅)に変更が進んできているが、Cuは、従来のエッチングによる形成は困難であるため、ダマシン法とよばれる方法で、絶縁膜中に埋め込まれる。 Therefore, the wiring has been conventionally changed from AL (aluminum) to Cu (copper). However, since Cu is difficult to form by conventional etching, a method called a damascene method is used in the insulating film. Embedded in.
ダマシン法で埋め込まれたCuは、それ自身が、絶縁膜中へ拡散してしまうため、TiNやTaのようなバリアメタルが必要となる。このバリアメタルは、溝の低部と側部にスパッタ法により形成される。また、Cu膜は、通常、電解メッキにより形成されるが、メッキの前にCuのシードメタル層が必要である。 Since Cu embedded by the damascene method itself diffuses into the insulating film, a barrier metal such as TiN or Ta is required. This barrier metal is formed by sputtering on the lower and side portions of the groove. The Cu film is usually formed by electrolytic plating, but a Cu seed metal layer is required before plating.
すなわち、従来の半導体装置は、図10に示すように、下層メタル101と上層メタル102を繋ぐビアホール103が形成されているが、以下に示すような原因で、図11に示すように、ボイド(Void)104が発生する可能性がある。
That is, in the conventional semiconductor device, as shown in FIG. 10, the
(1)Cu/TiN/酸化膜の熱膨張係数の違いによりCuのストレスがかかる。 (1) Cu stress is applied due to the difference in thermal expansion coefficient of Cu / TiN / oxide film.
(2)Cuシードメタルが十分デポジションされないため、電解メッキでCuが成長しない。 (2) Since Cu seed metal is not sufficiently deposited, Cu does not grow by electrolytic plating.
(3)ビア低部にTiN層があるため、Cuが自由に動けず、アニール後にボイド(Void)が発生する。 (3) Since there is a TiN layer in the lower portion of the via, Cu cannot move freely, and voids are generated after annealing.
このようにボイドが発生すると、発生したボイドにより、ビアホールの抵抗が増加し、半導体装置の歩留まりや信頼性の低下を招く。 When voids are generated in this manner, the generated voids increase the resistance of the via holes, leading to a decrease in yield and reliability of the semiconductor device.
そこで、従来、ビアホール低部の密着性を向上させるために、Cuの代わりにZr等の中間層をビアホール部に埋め込む配線の形成方法が提案されている(特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, a method of forming a wiring in which an intermediate layer such as Zr or the like is embedded in the via hole portion instead of Cu has been proposed in order to improve the adhesion of the via hole lower portion (see Patent Document 1).
また、従来、ビアホールを低抵抗化するために、ビアエッチ時に下層メタルの一部まで、エッチングして、ビアホールと下層メタルの銅を直接接合させ、低抵抗化させる半導体装置が提案されている(特許文献2参照)。 Conventionally, in order to reduce the resistance of the via hole, a semiconductor device has been proposed in which the via hole and the copper of the lower layer metal are directly bonded to each other by etching to a part of the lower layer metal at the time of via etching (patent). Reference 2).
さらに、従来、ビアホールを下層メタルの低部までエッチングして、ビアホールと下層メタルの接触面積を増大させ、配線の断線や高抵抗の抑制を図った半導体装置の製造方法が提案されている(特許文献3参照)。 Furthermore, conventionally, a method of manufacturing a semiconductor device has been proposed in which a via hole is etched to a lower part of a lower layer metal to increase a contact area between the via hole and the lower layer metal, thereby suppressing wiring disconnection and high resistance (patent) Reference 3).
しかしながら、上記従来技術にあっては、ビアホール低部にバリアメタルを形成せずに、ボイドの発生を抑制した半導体装置を効果的に製造する上で、改良の必要があった。 However, in the above prior art, there is a need for improvement in effectively manufacturing a semiconductor device in which generation of voids is suppressed without forming a barrier metal in the lower portion of the via hole.
すなわち、特許文献1記載の従来技術にあっては、ビアホール部に新たな中間層が必要になるとともに、ビアホールと下層メタル部及び上層メタル部のそれぞれの接触抵抗が大きくなるという問題がある。
That is, the prior art described in
また、特許文献2記載の従来技術にあっては、ビアホールと下層配線を同じ銅で繋ぐ構造は同じであるが、現状の技術では下層メタルをエッチングすることができず、また、下層メタル部のビアホール部にCuをメッキすることは、困難であり、現実性の困難な技術である。
Further, in the prior art described in
さらに、特許文献3記載の従来技術にあっては、下層配線のCuをエッチングすることが困難であり、また、下層配線とビアホールがバリアメタルを介して接合されているため、高抵抗とマイグレーションが問題となる。 Furthermore, in the prior art described in Patent Document 3, it is difficult to etch Cu in the lower layer wiring, and since the lower layer wiring and the via hole are joined via a barrier metal, high resistance and migration are prevented. It becomes a problem.
そこで、請求項1記載の発明は、ダマシン法で、ビアホール層の下方に銅の下層メタル配線を形成するに際して、ビアホール層と下層メタルを、バリアメタル層を介することなく、同一の銅層で繋ぐことにより、接触抵抗を低くして、安定したビアホールを実現し、また、熱によるCu(銅)の移動があっても比較的自由に動くことができ、ボイド(Void)の発生を防止し、さらに、ビアホールの縦方向を同一材料として、膨張によるストレスに対して強い半導体装置を提供することを目的としている。
Therefore, the invention according to
請求項2記載の発明は、ダマシン法で、ビアホール層の上方に銅のメタル配線を形成するに際して、ビアホール層の上部のメタル配線に対して、メタルが囲むように配線し、バリアメタルを介して接続することにより、ビアホールの側面を取り囲むように上層メタルを接触させて、接触面積を大きくし、抵抗を低く、安定化させるとともに、写真製版のずれに対してもマージンを持たせて、容易に製造することのできる半導体装置を提供することを目的としている。 According to the second aspect of the present invention, when the copper metal wiring is formed above the via hole layer by the damascene method, the metal wiring is provided so as to surround the metal wiring on the upper portion of the via hole layer, and the barrier metal is interposed. By connecting, the upper metal is contacted so as to surround the side surface of the via hole, the contact area is increased, the resistance is lowered and stabilized, and a margin is also provided for the deviation of the photoengraving process. An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can be manufactured.
請求項3記載の発明は、ビアホール層を、当該ビアホール層の側部にのみバリアメタルが形成されたものとすることにより、エッチバックの技術をバリアメタルに応用して、新たな写真製版を追加することなく、ビアホールの側部にのみCu拡散防止用のバリアメタルを形成し、安価かつ容易に、接触抵抗が低く膨張ストレスに対して強い半導体装置を提供することを目的としている。 The invention described in claim 3 adds a new photoengraving process by applying the etch-back technique to the barrier metal by forming the via hole layer only on the side of the via hole layer. Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device which forms a barrier metal for preventing Cu diffusion only on the side portion of a via hole, and has a low contact resistance and a high resistance against expansion stress.
請求項4記載の発明は、ビアホール層の銅を、下層メタルの銅を用いて生成することにより、ビアホールの低部において電解メッキの種になるシードメタルとして下層メタルのCuを使用して、確実に電解メッキによりCuが形成できるようにし、より一層安価かつ容易に、接触抵抗が低く膨張ストレスに対して強い半導体装置を提供することを目的としている。
According to the invention of
請求項5記載の発明は、ダマシン法で、ビアホール層の下方に銅の下層メタル配線を形成するに際して、ビアホール層と下層メタルを、バリアメタル層を介することなく、同一の銅層で繋ぐことにより、新たな装置や材料を使用することなく、ボイドが発生せず、低抵抗で、安定した信頼性の高い半導体装置を製造する半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
In the invention according to
請求項6記載の発明は、ダマシン法で、ビアホール層の上方に銅のメタル配線を形成するに際して、ビアホール層の上部のメタル配線に対して、メタルが囲むように配線し、バリアメタルを介して接続することにより、ビアホールの側面を取り囲むように上層メタルを接触させて、接触面積を大きくし、抵抗を低く、安定化させるとともに、写真製版のずれに対してもマージンを持たせて、ボイドが発生せず、低抵抗で、安定した信頼性の高い半導体装置を製造することのできる半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。 According to a sixth aspect of the present invention, when a copper metal wiring is formed above the via hole layer by the damascene method, the metal wiring is provided so as to surround the metal wiring on the upper portion of the via hole layer, and the barrier metal is interposed. By connecting, the upper metal is contacted so as to surround the side surface of the via hole, the contact area is increased, the resistance is lowered and stabilized, and the void is also provided with a margin against the deviation of the photoengraving. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can manufacture a stable and reliable semiconductor device that does not generate low resistance.
請求項7記載の発明は、ビアホール層を、当該ビアホール層の側部にのみバリアメタルが形成されたものとすることにより、エッチバックの技術をバリアメタルに応用して、新たな写真製版を追加することなく、ビアホールの側部にのみCu拡散防止用のバリアメタルを形成し、安価かつ容易に、接触抵抗が低く膨張ストレスに対して強い半導体装置を製造することのできる半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
The invention according to
請求項8記載の発明は、ビアホール層の銅を、下層メタルの銅を用いて生成することにより、ビアホールの低部において電解メッキの種になるシードメタルとして下層メタルのCuを使用して、確実に電解メッキによりCuが形成できるようにし、より一層安価かつ容易に、接触抵抗が低く膨張ストレスに対して強い半導体装置を製造する半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
In the invention according to
請求項1記載の発明の半導体装置は、ダマシン法で、ビアホール層の下方に銅の下層メタル配線の形成される半導体装置において、前記ビアホール層と前記下層メタルが、バリアメタル層を介することなく、同一の銅層で繋がれていることにより、上記目的を達成している。
The semiconductor device according to
請求項2記載の発明の半導体装置は、ダマシン法で、ビアホール層の上方に銅のメタル配線の形成される半導体装置において、前記ビアホール層の上部のメタル配線に対して、上層メタルが囲むように配線され、バリアメタルを介して接続されていることにより、上記目的を達成している
上記各場合において、例えば、請求項3に記載するように、前記ビアホール層は、当該ビアホール層の側部にのみバリアメタルが形成されていてもよい。
According to a second aspect of the present invention, in a semiconductor device in which a copper metal wiring is formed above a via hole layer by a damascene method, an upper metal surrounds the metal wiring above the via hole layer. The above-mentioned purpose is achieved by being wired and connected via a barrier metal. In each of the above cases, for example, as described in claim 3, the via hole layer is formed on a side portion of the via hole layer. Only the barrier metal may be formed.
また、請求項1及び請求項3の場合、例えば、請求項4に記載するように、前記ビアホール層の銅は、前記下層メタルの銅を用いて生成されていてもよい。
Moreover, in the case of
請求項5記載の発明の半導体装置の製造方法は、ダマシン法で、ビアホール層の下方に下層メタルの銅配線を形成する半導体装置の製造方法において、前記ビアホール層と前記下層メタルを、バリアメタル層を介することなく、同一の銅層で繋ぐことにより、上記目的を達成している。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention, in which a damascene method is used to form a copper wiring of a lower layer metal below a via hole layer. The above-mentioned object is achieved by connecting with the same copper layer without going through.
請求項6記載の発明の半導体装置の製造方法は、ダマシン法で、ビアホール層の上方に銅のメタル配線を形成する半導体装置の製造方法において、前記ビアホール層の上部のメタル配線に対して囲むように上層メタルを配線し、バリアメタルを介して接続することにより、上記目的を達成している。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method in which a copper metal wiring is formed above a via hole layer by a damascene method so as to surround the metal wiring above the via hole layer. The above-mentioned object is achieved by wiring the upper layer metal and connecting them through the barrier metal.
請求項5または請求項6の場合、例えば、請求項7に記載するように、前記半導体の製造方法は、前記ビアホール層の側部にのみバリアメタルを形成してもよい。
In the case of
また、請求項5または請求項7の場合、例えば、請求項8に記載するように、前記半導体の製造方法は、前記下層メタルの銅を用いて前記ビアホール層を生成してもよい。
In the case of
請求項1記載の発明の半導体装置によれば、ダマシン法で、ビアホール層の下方に銅の下層メタル配線を形成するに際して、ビアホール層と下層メタルを、バリアメタル層を介することなく、同一の銅層で繋いでいるので、接触抵抗を低くして、安定したビアホールを実現することができ、また、熱によるCu(銅)の移動があっても比較的自由に動くことができて、ボイド(Void)の発生を防止することができ、さらに、ビアホールの縦方向を同一材料として、膨張によるストレスに対して強くすることができる。 According to the semiconductor device of the first aspect of the present invention, when the copper lower layer metal wiring is formed below the via hole layer by the damascene method, the via hole layer and the lower layer metal are made of the same copper without using the barrier metal layer. Since the layers are connected, the contact resistance can be lowered, a stable via hole can be realized, and even if there is movement of Cu (copper) due to heat, it can move relatively freely. Generation of (Void) can be prevented, and further, the vertical direction of the via hole can be made the same material and can be made strong against stress due to expansion.
請求項2記載の発明の半導体装置によれば、ダマシン法で、ビアホール層の上方に銅のメタル配線を形成するに際して、ビアホール層の上部のメタル配線に対して、メタルが囲むように配線し、バリアメタルを介して接続しているので、ビアホールの側面を取り囲むように上層メタルを接触させて、接触面積を大きくすることができ、抵抗を低く、安定化させることができるとともに、写真製版のずれに対してもマージンを持たせて、容易に製造することができる。 According to the semiconductor device of the second aspect of the present invention, when the copper metal wiring is formed above the via hole layer by the damascene method, the metal wiring is wired so as to surround the metal wiring above the via hole layer, Since the connection is made through the barrier metal, the upper layer metal can be brought into contact with the via hole so that the contact area can be increased, the resistance can be lowered and stabilized, and the deviation of photolithography In contrast, it can be easily manufactured with a margin.
請求項3記載の発明の半導体装置によれば、ビアホール層を、当該ビアホール層の側部にのみバリアメタルが形成されたものとしているので、エッチバックの技術をバリアメタルに応用して、新たな写真製版を追加することなく、ビアホールの側部にのみCu拡散防止用のバリアメタルを形成することができ、安価かつ容易なものとすることができるとともに、接触抵抗が低く膨張ストレスに対して強くすることができる。 According to the semiconductor device of the third aspect of the invention, since the via hole layer is formed with the barrier metal only on the side portion of the via hole layer, the etch back technique is applied to the barrier metal, and a new A barrier metal for preventing Cu diffusion can be formed only on the side of the via hole without adding photoengraving, and it can be made inexpensive and easy, and has low contact resistance and high resistance to expansion stress. can do.
請求項4記載の発明の半導体装置によれば、ビアホール層の銅を、下層メタルの銅を用いて生成しているので、ビアホールの低部において電解メッキの種になるシードメタルとして下層メタルのCuを使用して、確実に電解メッキによりCuが形成できるようにすることができ、一層安価かつ容易なものとすることができるとともに、接触抵抗が低く膨張ストレスに対して強くすることができる。 According to the semiconductor device of the present invention, since the copper of the via hole layer is generated by using the copper of the lower layer metal, Cu of the lower layer metal is used as a seed metal that becomes a seed of electrolytic plating in the lower part of the via hole. Thus, Cu can be surely formed by electrolytic plating, and it can be made cheaper and easier, and the contact resistance is low and it is strong against expansion stress.
請求項5記載の発明の半導体装置の製造方法によれば、ダマシン法で、ビアホール層の下方に銅の下層メタル配線を形成するに際して、ビアホール層と下層メタルを、バリアメタル層を介することなく、同一の銅層で繋いでいるので、新たな装置や材料を使用することなく、ボイドが発生せず、低抵抗で、安定した信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
According to the method for manufacturing a semiconductor device of
請求項6記載の発明の半導体装置の製造方法によれば、ダマシン法で、ビアホール層の上方に銅のメタル配線を形成するに際して、ビアホール層の上部のメタル配線に対して、メタルが囲むように配線し、バリアメタルを介して接続するので、ビアホールの側面を取り囲むように上層メタルを接触させて、接触面積を大きくすることができ、抵抗を低く、安定化させることができるとともに、写真製版のずれに対してもマージンを持たせて、ボイドが発生せず、低抵抗で、安定した信頼性の高い半導体装置を製造することができる。 According to the semiconductor device manufacturing method of the sixth aspect of the present invention, when the copper metal wiring is formed above the via hole layer by the damascene method, the metal is surrounded by the metal wiring above the via hole layer. Wiring and connecting via barrier metal, upper metal can be contacted so as to surround the side surface of the via hole, the contact area can be increased, resistance can be lowered and stabilized, and photolithography It is possible to manufacture a stable and highly reliable semiconductor device having a margin against the deviation, generating no voids, and having a low resistance.
請求項7記載の発明の半導体装置の製造方法によれば、ビアホール層を、当該ビアホール層の側部にのみバリアメタルが形成されたものとしているので、エッチバックの技術をバリアメタルに応用して、新たな写真製版を追加することなく、ビアホールの側部にのみCu拡散防止用のバリアメタルを形成することができ、安価かつ容易に、接触抵抗が低く膨張ストレスに対して強い半導体装置を製造することができる。 According to the semiconductor device manufacturing method of the seventh aspect of the invention, since the via hole layer is formed with the barrier metal only on the side portion of the via hole layer, the etch back technique is applied to the barrier metal. The barrier metal for preventing Cu diffusion can be formed only on the side of the via hole without adding new photoengraving, and it is easy to manufacture a semiconductor device with low contact resistance and high resistance to expansion stress. can do.
請求項8記載の発明の半導体装置の製造方法によれば、ビアホール層の銅を、下層メタルの銅を用いて生成しているので、ビアホールの低部において電解メッキの種になるシードメタルとして下層メタルのCuを使用して、確実に電解メッキによりCuが形成できるようにすることができ、より一層安価かつ容易に、接触抵抗が低く膨張ストレスに対して強い半導体装置を製造することができる。
According to the semiconductor device manufacturing method of the invention described in
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, since the Example described below is a suitable Example of this invention, various technically preferable restrictions are attached | subjected, However, The scope of the present invention limits this invention especially in the following description. As long as there is no description of the effect, it is not restricted to these aspects.
図1〜図9は、本発明の半導体装置及び半導体装置の製造方法の一実施例を示す図であり、図1は、本発明の半導体装置及び半導体装置の製造方法の一実施例を適用した半導体装置1の正面断面図である。
1 to 9 are diagrams showing an embodiment of a semiconductor device and a manufacturing method of the semiconductor device of the present invention, and FIG. 1 is an application of an embodiment of the semiconductor device and the manufacturing method of the semiconductor device of the present invention. 1 is a front sectional view of a
図1において、半導体装置1は、その最下部にトランジスタのゲート電極2が形成されており、ゲート電極2は、ポリ−メタル層間絶縁膜3で覆われている。ポリ−メタル層間絶縁膜3の上部には、エッチングストップ層4、層間膜5、キャップ層6、層間膜7、エッチングストップ層8、層間膜9及びキャップ層10が順次形成されている。
In FIG. 1, a
また、半導体装置1は、層間絶縁膜3にコンタクトホール11が形成されており、コンタクトホール11の真上に、ビアホール12が形成されている。ビアホール12は、その周囲にCu拡散防止用のバリアメタル13が形成されており、ビアホール12とコンタクトホール11の間には、第1メタル(下層メタル)14のCuが埋設されている。ビアホール12の上部の層間膜9部分には、第2メタル(上層メタル)15のCu配線が形成されており、ビアホール12内の中間の層間膜7部分には、ビアホール12のCu配線16が充填されている。
In the
上記コンタクトホール11は、通常タングステンで埋め込まれており、上記エッチングストップ層4、8は、SiON等で形成されている。また、上記層間膜5、7、9は、メタル配線間の層間膜であり、通常、Low−K膜といわれるものが使用されている。キャップ層6、10は、Cuの拡散防止用のキャップ層であり、SiNが使用されている。
The
そして、上記半導体装置1は、図2〜図9に示すように製造される。すなわち、まず、図2に示すように、Si基板21上に、STI22で素子分離を行なう。トランジスタ2を形成した後、ポリ−メタル層間膜3をデポジションし、コンタクトホール11を形成する。
The
この後、エッチングストップ層4、Low−K膜である層間膜5をデポジションし、通常のダマシン法で、第1メタル14の配線として、バリアメタル23とCu24を形成する。
Thereafter, the
次に、図3に示すように、第1メタル14のCu24の拡散防止用のキャップ層6をSi3N4で形成し、FSGやSiOC等のLow−K膜である層間膜5、7とエッチングストップ層8、8’を形成する。
Next, as shown in FIG. 3, a
次に、図4に示すように、写真製版技術により、ビアホール12用のパターニングを行ない、層間膜7、9及びキャップ層6とエッチングストップ層8、8’を除去してビアホール12を形成する。
Next, as shown in FIG. 4, patterning for the via
次に、図5に示すように、ビアホール12の第1メタル14のCu24の拡散を防止するために、TiN25を50nm〜100nm程度の厚みでデポジションする。このとき、TiN25は、ビアホール12の低部と側部を含む全面に形成される。
Next, as shown in FIG. 5, in order to prevent the diffusion of Cu 24 in the
次に、図6に示すように、いわゆるエッチバック法で、TiN25を異方性のエッチングを行って、ビアホール12の側部以外の部分のTiN25を除去し、この後、Cuシード層26を50nm〜200nm程度スパッタにより形成する。このとき、ビアホール12の低部12aは、第1メタル14のCuとシードメタル(Cuシード層26)のCuが直接繋がっている。
Next, as shown in FIG. 6, the
次に、図7に示すように、電解メッキによりウェハの表面全てにCu層を500nm〜3000nm程度形成し、CMP(化学機械的研磨; Chemical Mechanical Polishing)により削って、ビアホール12の内部にのみ、Cu層27を形成する。
Next, as shown in FIG. 7, a Cu layer is formed on the entire surface of the wafer by electrolytic plating to a thickness of about 500 nm to 3000 nm, and is cut by CMP (Chemical Mechanical Polishing). A
次に、図8に示すように、第2メタル15の写真製版を行ない、配線部の絶縁膜を除去する。このとき、ビアホール12の上部には、すでにメタルがあるので、エッチングされない。第2メタル15の溝28を形成した後、バリアメタル13とCuシード層29をそれぞれ50nm〜200nm程度デポジションする。
Next, as shown in FIG. 8, photoengraving of the
次に、図9に示すように、電解メッキにより、Cu層を500nm〜3000nm程度デポジションし、CMPにより削って、第2メタル15のCu配線を形成する。そして、拡散防止のためのキャップ(Cap)層10を50nm〜200nm程度の厚さに、Si3N4でデポジションする。そして、上記同様の方法で、上層のメタル配線も形成する。
Next, as shown in FIG. 9, the Cu layer is deposited by about 500 nm to 3000 nm by electrolytic plating, and is cut by CMP to form the Cu wiring of the
このように、本実施例の半導体装置1及び半導体装置1の製造方法は、ダマシン法で、ビアホール12の下方に銅の第1メタル14の配線を形成するに際して、ビアホール12と第1メタル14を、バリアメタル13を介することなく、同一の銅層で繋いでいる。
As described above, the
したがって、接触抵抗を低くして、安定したビアホール12を実現することができ、また、熱によるCu(銅)の移動があっても比較的自由に動くことができて、ボイド(Void)の発生を防止することができ、さらに、ビアホール12の縦方向を同一材料として、膨張によるストレスに対して強くすることができる。
Therefore, a stable via
また、本実施例の半導体装置1は、ビアホール12の上部のメタル配線であるCu配線16に対して、第2メタル15が囲むように配線し、バリアメタル13を介して接続している。
Further, in the
したがって、ビアホール12の側面を取り囲むように第2メタル15を接触させて、接触面積を大きくすることができ、抵抗を低く、安定化させることができるとともに、写真製版のずれに対してもマージンを持たせて、容易に製造することができる。
Therefore, the
さらに、本実施例の半導体装置1は、ビアホール12の側部にのみバリアメタル13を形成し、ビアホール12の底部にはバリアメタルはない。
Further, in the
したがって、エッチバックの技術をバリアメタル13に応用して、新たな写真製版を追加することなく、ビアホール12の側部にのみCu拡散防止用のバリアメタル13を形成することができ、安価かつ容易なものとすることができるとともに、接触抵抗が低く膨張ストレスに対して強くすることができる。
Therefore, the
また、本実施例の半導体装置1は、ビアホール12の銅24を、第1メタル14の銅を用いて生成している。
Further, in the
したがって、ビアホール12の低部において電解メッキの種になるシードメタルとして第1メタル14のCu24を使用して、確実に電解メッキによりCuが形成できるようにすることができ、一層安価かつ容易なものとすることができるとともに、接触抵抗が低く膨張ストレスに対して強くすることができる。
Therefore, Cu 24 of the
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 The invention made by the present inventor has been specifically described based on the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
ダマシン法で、ビアホールとメタルとの接触抵抗が小さく安定したCu(銅)配線を形成する半導体装置及び半導体装置の製造方法に適用することができる。 The present invention can be applied to a semiconductor device that forms a stable Cu (copper) wiring with a small contact resistance between a via hole and a metal by a damascene method and a method for manufacturing the semiconductor device.
1 半導体装置
2 ゲート電極
3 ポリ−メタル層間絶縁膜
4 エッチングストップ層
5 層間膜
6 キャップ層
7 層間膜
8、8’ エッチングストップ層
9 層間膜
10 キャップ層
11 コンタクトホール
12 ビアホール
13 バリアメタル
14 第1メタル
15 第2メタル
16 Cu配線
21 Si基板
22 STI
23 バリアメタル
24 Cu
25 TiN
26 Cuシード層
27 Cu層
28 溝
29 Cuシード層
DESCRIPTION OF
23 Barrier metal 24 Cu
25 TiN
26
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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-
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- 2003-12-24 JP JP2003426532A patent/JP2005183888A/en active Pending
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