JP2006024968A - Semiconductor device and manufacturing method of same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体装置の内部配線を形成する技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a technique for forming internal wiring of a semiconductor device.
LSIチップの内部配線としてアルミ配線が用いられている。アルミニウム(Al)は、比較的低温で金(Au)との間で合金を形成することができるため、金ワイヤをボンディングする際の信頼性が高い。しかし、アルミ配線はエレクトロマイグレーションによる断線が生じやすいことから、大電流を流す場合や長期間使用する場合の信頼性が低い。 Aluminum wiring is used as the internal wiring of the LSI chip. Since aluminum (Al) can form an alloy with gold (Au) at a relatively low temperature, it has high reliability when bonding a gold wire. However, since the aluminum wiring is easily broken by electromigration, the reliability is low when a large current flows or when it is used for a long time.
このため、LSIチップ内部の配線として銅や銅合金を用いた技術が提案されている。配線として銅や銅合金を用いれば、エレクトロマイグレーションによる断線が生じ難いので、大電流を流す場合や長期間使用する場合の信頼性を向上させることができる。 For this reason, a technique using copper or a copper alloy as wiring inside the LSI chip has been proposed. If copper or a copper alloy is used as the wiring, disconnection due to electromigration is unlikely to occur, so that reliability when a large current is passed or used for a long time can be improved.
図7Aから図8Bに、配線として銅を用いた場合の従来の製造工程の一部を示す。まず、図7Aに示すように、層間膜2の上部に配線溝2aを設け、この上に窒化チタン(TiN)等により構成されたバリアメタル層4と銅配線層6を、この順に形成する。つぎに、図7Bに示すように、CMP(化学的機械的研磨)法等を用いて、バリアメタル層4と銅配線層6のうち不要部分を除去することにより、配線8を形成する。 7A to 8B show a part of a conventional manufacturing process when copper is used as the wiring. First, as shown in FIG. 7A, a wiring groove 2a is provided in the upper part of the interlayer film 2, and a barrier metal layer 4 and a copper wiring layer 6 made of titanium nitride (TiN) or the like are formed thereon in this order. Next, as shown in FIG. 7B, the wiring 8 is formed by removing unnecessary portions of the barrier metal layer 4 and the copper wiring layer 6 using a CMP (chemical mechanical polishing) method or the like.
つぎに、銅配線層6の結晶粒を調整するためのアニール処理や結晶欠陥を除去するための水素を用いた加熱処理などの低温熱処理を行なう。この後、図7Cに示すように、この上にパッシベーション膜10を形成する。 Next, low-temperature heat treatment such as annealing for adjusting crystal grains of the copper wiring layer 6 and heat treatment using hydrogen for removing crystal defects is performed. Thereafter, as shown in FIG. 7C, a passivation film 10 is formed thereon.
つぎに、図8Aに示すように、パッシベーション膜10上に所定形状のレジスト12を形成し、レジスト12をマスクとして、エッチングを行なうことにより、配線8の一部表面をパッド部8aとして露出させる。つぎに、アッシング処理によりレジスト12を除去した後、図8Bに示すように、パッド部8aに、ワイヤ14をボンディングする。 Next, as shown in FIG. 8A, a resist 12 having a predetermined shape is formed on the passivation film 10, and etching is performed using the resist 12 as a mask to expose a part of the surface of the wiring 8 as a pad portion 8a. Next, after removing the resist 12 by an ashing process, as shown in FIG. 8B, the wire 14 is bonded to the pad portion 8a.
しかしながら、銅や銅合金を用いた配線を製造する方法には、次のような問題がある。上述のアニール処理や水素を用いた加熱処理は、不活性ガス雰囲気中で行なわれるが、実際には若干の酸素を巻き込んでしまう。一方、銅や銅合金は、アルミニウムに比べ、酸素等により腐食されやすい。このため、銅配線層6が露出した状態(図7B参照)で行なわれる上述の低温熱処理において、露出した銅配線層6が酸素により腐食され、最悪の場合、配線の切断に至る。 However, the method for manufacturing a wiring using copper or a copper alloy has the following problems. Although the above-described annealing treatment and heat treatment using hydrogen are performed in an inert gas atmosphere, in reality, some oxygen is involved. On the other hand, copper and copper alloys are more easily corroded by oxygen or the like than aluminum. For this reason, in the above-mentioned low temperature heat treatment performed with the copper wiring layer 6 exposed (see FIG. 7B), the exposed copper wiring layer 6 is corroded by oxygen, and in the worst case, the wiring is cut.
さらに、上述のアッシング処理は酸素プラズマを用いて行なわれるため、レジスト12をアッシングにより除去する際、露出したパッド部8a(図8A参照)が酸素により腐食されてしまう。 Further, since the ashing process described above is performed using oxygen plasma, when the resist 12 is removed by ashing, the exposed pad portion 8a (see FIG. 8A) is corroded by oxygen.
すなわち、従来の銅や銅合金を用いた配線を製造する方法には、配線を腐食させ配線の信頼性を低下させるという問題点があった。 That is, the conventional method of manufacturing a wiring using copper or copper alloy has a problem that the wiring is corroded and the reliability of the wiring is lowered.
この発明は、このような問題点を解決し、大電流を流す場合や長期間使用する場合の信頼性が高く、かつ、腐食に対する信頼性の高い配線を備えた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 solves such problems, and provides a semiconductor device having a wiring having high reliability when flowing a large current or being used for a long period of time and having high reliability against corrosion, and a method for manufacturing the same. The purpose is to do.
本発明の半導体装置の製造方法は、層間絶縁膜中に銅または銅合金からなる配線層を有する半導体装置の製造方法であって、第1配線層を有する第1層間絶縁膜上に、一度の連続したプロセスにて第2層間絶縁膜を形成する工程と、第2層間絶縁膜の上部に、配線用凹部を第1層間絶縁膜に達しないように設ける工程と、配線用凹部の底部に、第1層間絶縁膜の第1配線層へと接続するためのコンタクトホールを設ける工程と、配線用凹部およびコンタクトホール上に第2配線層を設ける工程と、第2配線層をCMP法にて研磨する工程とを有する構成である。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a wiring layer made of copper or a copper alloy in an interlayer insulating film, and is formed once on the first interlayer insulating film having the first wiring layer. A step of forming a second interlayer insulating film by a continuous process, a step of providing a wiring recess on the second interlayer insulating film so as not to reach the first interlayer insulating film, and a bottom of the wiring recess, A step of providing a contact hole for connecting the first interlayer insulating film to the first wiring layer, a step of providing a second wiring layer on the wiring recess and the contact hole, and polishing the second wiring layer by CMP. The process which has a process to do.
また、上記構成において、第2配線層を設ける工程の前に、配線用凹部およびコンタクトホール上にバリアメタル層を設ける工程を有し、第2配線層をCMP法にて研磨する工程においては、バリアメタル層が露出するまで第2配線層をCMP法にて研磨し、さらにその後に、配線用凹部を設ける工程にて用いたパターンを反転したパターンのフォトレジストを用いて、第2層間絶縁膜上に残存するバリアメタル層を除去する工程を有する構成であってもよい。 Further, in the above configuration, the step of providing a barrier metal layer on the wiring recess and the contact hole before the step of providing the second wiring layer, and the step of polishing the second wiring layer by the CMP method, The second wiring layer is polished by CMP until the barrier metal layer is exposed, and then the second interlayer insulating film is formed using a photoresist having a pattern obtained by inverting the pattern used in the step of forming the wiring recess. The structure which has the process of removing the barrier metal layer which remains on may be sufficient.
本発明の半導体装置は、層間絶縁膜中に銅または銅合金からなる配線層を有する半導体装置であって、第1配線層を有する第1層間絶縁膜上の、一様な材質の第2層間絶縁膜と、第2層間絶縁膜の上部に第1層間絶縁膜に達しないように設けられた配線用凹部、および配線用凹部の底部に第1層間絶縁膜の第1配線層へと接続するために設けられたコンタクトホールを埋めるように形成された第2配線層とを有する構成である。 The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a wiring layer made of copper or a copper alloy in an interlayer insulating film, and is formed on a second interlayer of a uniform material on the first interlayer insulating film having the first wiring layer. An insulating film, a wiring recess provided on the second interlayer insulating film so as not to reach the first interlayer insulating film, and a bottom of the wiring recess connected to the first wiring layer of the first interlayer insulating film And a second wiring layer formed so as to fill the contact hole provided for this purpose.
または、本発明の半導体装置は、層間絶縁膜中に銅または銅合金からなる配線層を有する半導体装置であって、第1配線層を有する第1層間絶縁膜上の、一様な材質の第2層間絶縁膜と、第2層間絶縁膜の上部に第1層間絶縁膜に達しないように設けられた配線用凹部、および配線用凹部の底部に第1層間絶縁膜の第1配線層へと接続するために設けられたコンタクトホールを埋めるように形成された第2配線層と、第2層間絶縁膜および第2配線層上のパッシベーション膜と、パッシベーション膜の開口部において第2配線層上に設けた導電層からなるパッド部とを有する構成である。 Alternatively, the semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a wiring layer made of copper or a copper alloy in an interlayer insulating film, and is formed of a uniform material on the first interlayer insulating film having the first wiring layer. A second interlayer insulating film, a wiring recess provided on the second interlayer insulating film so as not to reach the first interlayer insulating film, and a first wiring layer of the first interlayer insulating film at the bottom of the wiring recess A second wiring layer formed so as to fill a contact hole provided for connection, a second interlayer insulating film and a passivation film on the second wiring layer, and an opening of the passivation film on the second wiring layer And a pad portion made of a conductive layer provided.
また、上記構成において、第2配線層上を実質的に覆うように導電層が設けられ、開口部から露出する導電層がパッド部となっていてもよい。 In the above configuration, a conductive layer may be provided so as to substantially cover the second wiring layer, and the conductive layer exposed from the opening may be a pad portion.
また、上記構成において、銅合金が、マグネシウムの比率を約1パーセントから約5パーセント程度とした銅・マグネシウム合金であってもよい。 In the above configuration, the copper alloy may be a copper / magnesium alloy having a magnesium ratio of about 1 percent to about 5 percent.
また、上記構成において、導電層が、アルミニウム、シリコン比率が約0.5パーセントから約2パーセント程度のアルミニウム・シリコン合金、シリコン比率が約0.5パーセントから約1.5パーセント程度で銅比率が約0.5パーセントから約1.5パーセント程度のアルミニウム・シリコン・銅合金、または銅比率が約0.5パーセントから約3パーセント程度のアルミニウム・銅合金を含んでいてもよい。 In the above structure, the conductive layer is aluminum, an aluminum / silicon alloy having a silicon ratio of about 0.5 to about 2%, a silicon ratio of about 0.5 to about 1.5%, and a copper ratio. An aluminum / silicon / copper alloy of about 0.5% to about 1.5% or an aluminum / copper alloy having a copper ratio of about 0.5% to about 3% may be included.
また、本発明の構成は、以下のようなものであってもよい。 The configuration of the present invention may be as follows.
例えば、変形例1として、半導体装置の製造方法が、銅を含む第1の導電体層を形成するとともに、第1の導電体層に比べ銅腐食性物質を含む雰囲気中における腐食の少ない第2の導電体層を第1の導電体層の上に形成することにより、第1の導電体層と、第1の導電体層を実質的に覆う第2の導電体層と、を備えた積層構造の配線層を形成する構成であってもよい。 For example, as a first modification, the semiconductor device manufacturing method forms a first conductor layer containing copper, and the second is less corrosive in an atmosphere containing a copper corrosive substance than the first conductor layer. A first conductor layer and a second conductor layer that substantially covers the first conductor layer by forming the first conductor layer on the first conductor layer. The structure which forms the wiring layer of a structure may be sufficient.
配線層が銅を含む第1の導電体層を有するため、エレクトロマイグレーションによる断線が生じ難く、大電流を流す場合や長期間使用する場合の信頼性を向上させることができる。 Since the wiring layer has the first conductor layer containing copper, disconnection due to electromigration hardly occurs, and the reliability when a large current flows or when used for a long time can be improved.
また、第1の導電体層に比べ銅腐食性物質による腐食の少ない第2の導電体層を第1の導電体層の上に形成した積層構造の配線層を形成するようにしたので、配線層形成後に配線層が露出した状態で銅腐食性物質を含む雰囲気中における処理を行なう場合でも、配線層が腐食されにくい。大電流を流す場合や長期間使用する場合の信頼性が高く、かつ、腐食に対する信頼性の高い配線を得ることができる。 In addition, since the wiring layer having the laminated structure in which the second conductor layer, which is less corroded by the copper corrosive substance than the first conductor layer, is formed on the first conductor layer, is formed. Even when the treatment is performed in an atmosphere containing a copper corrosive substance with the wiring layer exposed after the layer formation, the wiring layer is hardly corroded. It is possible to obtain a wiring having high reliability when flowing a large current or when used for a long period of time and having high reliability against corrosion.
変形例2として、変形例1において、絶縁膜を形成する工程と、エッチングにより絶縁膜に所定パターンの配線用凹部を形成する工程と、配線用凹部内に所定パターンの第1の導電体層を形成する工程と、所定パターンに形成された第1の導電体層および絶縁膜上に、第2の導電体層を形成する工程と、エッチングにより第2の導電体層を所定パターンに形成する工程とを備え、エッチングにより第2の導電体層を所定パターンに形成する工程に用いるマスクとして、エッチングにより絶縁膜に所定パターンの配線用凹部を形成する工程に用いたマスクを反転したパターンのマスクを用いてもよい。 As a second modification, in the first modification, a step of forming an insulating film, a step of forming a wiring recess in the insulating film by etching, and a first conductor layer having a predetermined pattern in the wiring recess. A step of forming, a step of forming a second conductor layer on the first conductor layer and the insulating film formed in a predetermined pattern, and a step of forming the second conductor layer in a predetermined pattern by etching And a mask having a pattern obtained by inverting the mask used in the step of forming the concave portion for wiring of the predetermined pattern in the insulating film by etching as a mask used in the step of forming the second conductor layer in the predetermined pattern by etching. It may be used.
CMP(化学的機械的研磨)法を用いて配線層を形成することで、異方性エッチングが困難な銅を含む配線層を微細加工することが可能となる。また、第2の導電体層を所定パターンに形成する工程に用いるマスクとして、絶縁膜に所定パターンの配線用凹部を形成する工程に用いたマスクを反転したパターンのマスクを用いることで、容易かつ完全に第1の導電体層を実質的に覆う第2の導電体層を形成することができる。 By forming the wiring layer using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, it is possible to finely process the wiring layer containing copper, which is difficult to perform anisotropic etching. In addition, as a mask used in the step of forming the second conductor layer in a predetermined pattern, a mask having a pattern obtained by inverting the mask used in the step of forming the wiring recess of the predetermined pattern in the insulating film can be easily and A second conductor layer may be formed that substantially completely covers the first conductor layer.
変形例3として、変形例1において、絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜に所定パターンの配線用凹部を形成する工程と、配線用凹部を含む絶縁膜上にバリアメタル層を形成する工程と、バリアメタル層の上に、第1の導電体層を形成する工程と、配線用凹部以外の部分のバリアメタル層が露出するまで第1の導電体層を研磨により除去することで、第1の導電体層を所定パターンに形成する工程と、所定パターンに形成された第1の導電体層および露出したバリアメタル層上に、第2の導電体層を形成する工程と、第2の導電体層および露出したバリアメタル層を所定パターンに形成する工程とを備えてもよい。 As modified example 3, in modified example 1, a step of forming an insulating film, a step of forming a wiring recess in a predetermined pattern in the insulating film, and a step of forming a barrier metal layer on the insulating film including the wiring recess The first conductor layer is formed on the barrier metal layer by polishing, and the first conductor layer is removed by polishing until the barrier metal layer in a portion other than the wiring recess is exposed. Forming a conductive layer in a predetermined pattern, forming a second conductive layer on the first conductive layer and the exposed barrier metal layer formed in the predetermined pattern, and second conductive Forming the body layer and the exposed barrier metal layer in a predetermined pattern.
銅を含む第1の導電体層と絶縁膜との間にバリアメタル層を形成することにより、銅が絶縁層に拡散するのを防止することができる。 By forming a barrier metal layer between the first conductor layer containing copper and the insulating film, copper can be prevented from diffusing into the insulating layer.
また、研磨により所定パターンの第1の導電体層を形成する工程においては、第1の導電体層に比し研磨し難いバリアメタル層を研磨することなく放置し、その後、第2の導電体層を所定パターンに形成する際、同時にバリアメタル層を所定パターンに形成するようにしたので、研磨により所定パターンの第1の導電体層を形成する工程において、第1の導電体層にディッシングが生ずることが少なくなる。したがって、より均一な厚さの配線層を得ることができる。すなわち、配線層に含まれる銅が絶縁層に拡散するのを防止することができ、かつ、ディッシングの生じにくいより均一な厚さの配線層を得ることができる。 In the step of forming the first conductor layer having a predetermined pattern by polishing, the barrier metal layer that is harder to polish than the first conductor layer is left without polishing, and then the second conductor is formed. Since the barrier metal layer is simultaneously formed in the predetermined pattern when the layer is formed in the predetermined pattern, dishing is performed on the first conductive layer in the step of forming the first conductive layer having the predetermined pattern by polishing. Less likely to occur. Therefore, a wiring layer having a more uniform thickness can be obtained. That is, it is possible to prevent the copper contained in the wiring layer from diffusing into the insulating layer and to obtain a wiring layer having a more uniform thickness that is less likely to cause dishing.
変形例4として、上述の変形例において、銅腐食性物質を含む雰囲気中で行なう処理は、配線層が露出した状態における低温加熱処理であってもよい。たとえば、第1の配線層の結晶粒を調整するためのアニール処理や結晶欠陥を除去するための水素を用いた加熱処理などの低温熱処理を行なう場合、第1の配線層は第2の配線層に覆われているため、巻き込まれた酸素により第1の配線層が腐食されることはない。 As Modification 4, in the above-described modification, the treatment performed in the atmosphere containing the copper corrosive substance may be a low-temperature heat treatment with the wiring layer exposed. For example, when performing low-temperature heat treatment such as annealing for adjusting crystal grains of the first wiring layer or heat treatment using hydrogen for removing crystal defects, the first wiring layer is the second wiring layer. Therefore, the first wiring layer is not corroded by the entrained oxygen.
変形例5として、変形例1から3のいずれかにおいて、銅腐食性物質を含む雰囲気中で行なう処理は、配線層が露出した状態におけるフォトレジストの灰化処理であってもよい。たとえば、配線層のうち外部配線のためのパッド部を露出させる工程等に用いるフォトレジストを酸素プラズマを用いて灰化処理するような場合であっても、第1の配線層は第2の配線層に覆われているため、酸素により第1の配線層が腐食されることはない。 As a modified example 5, in any one of the modified examples 1 to 3, the treatment performed in the atmosphere containing the copper corrosive substance may be a photoresist ashing process in a state where the wiring layer is exposed. For example, even if the photoresist used in the step of exposing the pad portion for external wiring in the wiring layer is ashed using oxygen plasma, the first wiring layer is the second wiring. Since it is covered with the layer, the first wiring layer is not corroded by oxygen.
また、変形例6として、上述の変形例において、第2の導電体層は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された金属層であってもよい。第1の導電体層に比べ金との合金化が容易なアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された金属層で第1の導電体層を覆う積層構造の配線層を形成するようにしたので、配線層のうち外部配線のためのパッド部において、金(Au)ワイヤを容易かつ確実に接続することができる。 Further, as a sixth modification, in the above-described modification, the second conductor layer may be a metal layer made of aluminum or an aluminum alloy. Since the wiring layer having a laminated structure covering the first conductor layer is formed by a metal layer made of aluminum or aluminum alloy that is easier to alloy with gold than the first conductor layer, the wiring layer Of these, the gold (Au) wire can be easily and reliably connected to the pad portion for external wiring.
変形例7の半導体装置は、配線層を、銅または実質的にアルミニウムを含まない銅合金により構成された第1の導電体層と、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成され第1の導電体層を実質的に覆うように配置された第2の導電体層と、を備えた積層構造であってもよい。配線層が、銅または実質的にアルミニウムを含まない銅合金により構成された第1の導電体層を有するため、エレクトロマイグレーションによる断線が生じ難く、大電流を流す場合や長期間使用する場合の信頼性を向上させることができる。また、第1の導電体層に比し耐湿性や耐食性に優れるアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された第2の導電体層で第1の導電体層を実質的に覆うようにしたので、配線層自体の耐湿性や耐食性が高い。 In the semiconductor device of Modification 7, the wiring layer includes a first conductor layer made of copper or a copper alloy substantially free of aluminum, and a first conductor layer made of aluminum or an aluminum alloy substantially. And a second conductor layer arranged so as to cover it may be a laminated structure. Since the wiring layer has the first conductor layer made of copper or a copper alloy substantially free of aluminum, disconnection due to electromigration hardly occurs, and reliability when a large current flows or when it is used for a long time Can be improved. In addition, since the first conductor layer is substantially covered with the second conductor layer made of aluminum or aluminum alloy which is superior in moisture resistance and corrosion resistance compared to the first conductor layer, the wiring layer Its own moisture resistance and corrosion resistance are high.
以上のように、本発明の構成によれば、大電流を流す場合や長期間使用する場合の信頼性が高く、かつ、耐湿性や耐食性の高い半導体装置を得ることができる。 As described above, according to the configuration of the present invention, it is possible to obtain a semiconductor device that is highly reliable when flowing a large current or used for a long period of time and has high moisture resistance and corrosion resistance.
図6にこの発明の一実施形態による半導体装置18の断面構成の一部を示す。半導体装置18は、絶縁膜である層間膜24上部に形成された配線層33を備えている。配線層33は、バリアメタル層28、第1の導電体層である銅配線層30、別のバリアメタル層31および第2の導電体層であるアルミ配線層32を備えている。 FIG. 6 shows a part of a cross-sectional configuration of a semiconductor device 18 according to an embodiment of the present invention. The semiconductor device 18 includes a wiring layer 33 formed on the interlayer film 24 that is an insulating film. The wiring layer 33 includes a barrier metal layer 28, a copper wiring layer 30 as a first conductor layer, another barrier metal layer 31, and an aluminum wiring layer 32 as a second conductor layer.
銅配線層30は、銅または実質的にアルミニウムを含まない銅合金、たとえば、銅・マグネシウム(Cu−Mg)合金等により構成され、層間膜24上部に形成された配線用凹部24a内に、バリアメタル層28を介して形成されている。 The copper wiring layer 30 is made of copper or a copper alloy substantially free of aluminum, for example, a copper-magnesium (Cu—Mg) alloy or the like, and has a barrier in the wiring recess 24 a formed on the interlayer film 24. It is formed via the metal layer 28.
銅・マグネシウム(Cu−Mg)合金の成分比は特に限定されるものではないが、たとえば、マグネシウムの比率を、約1パーセント程度ないし約5パーセント程度にするとよい。 The component ratio of the copper-magnesium (Cu—Mg) alloy is not particularly limited. For example, the magnesium ratio may be about 1 percent to about 5 percent.
銅配線層30およびバリアメタル層28の上面を覆うように、バリアメタル層31を介して、アルミ配線層32が形成されている。アルミ配線層32は、アルミニウムまたはアルミニウム合金、たとえば、アルミニウム・シリコン(Al−Si)合金、アルミニウム・シリコン・銅(Al−Si−Cu)合金、アルミニウム・銅(Al−Cu)合金等により構成されている。 An aluminum wiring layer 32 is formed through a barrier metal layer 31 so as to cover the upper surfaces of the copper wiring layer 30 and the barrier metal layer 28. The aluminum wiring layer 32 is made of aluminum or an aluminum alloy, for example, an aluminum-silicon (Al-Si) alloy, an aluminum-silicon-copper (Al-Si-Cu) alloy, an aluminum-copper (Al-Cu) alloy, or the like. ing.
アルミニウム・シリコン(Al−Si)合金の成分比は特に限定されるものではないが、たとえば、シリコンの比率を、約0.5パーセント程度ないし約2パーセント程度にするとよい。 The component ratio of the aluminum-silicon (Al-Si) alloy is not particularly limited. For example, the ratio of silicon may be about 0.5 percent to about 2 percent.
また、アルミニウム・シリコン・銅(Al−Si−Cu)合金の成分比は特に限定されるものではないが、たとえば、シリコンの比率を、約0.5パーセント程度ないし約1.5パーセント程度とし、銅の比率を、約0.5パーセント程度ないし約1.5パーセント程度にするとよい。 The component ratio of the aluminum / silicon / copper (Al—Si—Cu) alloy is not particularly limited. For example, the silicon ratio is about 0.5 to about 1.5 percent, The copper ratio may be about 0.5 percent to about 1.5 percent.
また、アルミニウム・銅(Al−Cu)合金の成分比は特に限定されるものではないが、たとえば、銅の比率を、約0.5パーセント程度ないし約3パーセント程度にするとよい。 Further, the component ratio of the aluminum-copper (Al-Cu) alloy is not particularly limited. For example, the ratio of copper may be about 0.5 percent to about 3 percent.
配線層33および層間膜24を覆うように、パッシベーション膜36が形成されている。パッシベーション膜36には、配線層33のパッド部33aに到達する開口36aが設けられている。パッド部33aには、金(Au)で構成されたワイヤ40が接続されている。 A passivation film 36 is formed so as to cover the wiring layer 33 and the interlayer film 24. The passivation film 36 is provided with an opening 36 a that reaches the pad portion 33 a of the wiring layer 33. A wire 40 made of gold (Au) is connected to the pad portion 33a.
なお、層間膜24の下部には、別の層間膜20が形成されており、層間膜20の上部には、別の配線層22が形成されている。配線層22と配線層33とは、コンタクトホール24bを介して接続されている。 Note that another interlayer film 20 is formed below the interlayer film 24, and another wiring layer 22 is formed above the interlayer film 20. The wiring layer 22 and the wiring layer 33 are connected via a contact hole 24b.
このように、半導体装置18は、配線層33を、銅配線層30と、銅配線層30を実質的に覆うように配置されたアルミ配線層32とを備えた積層構造としている。 Thus, in the semiconductor device 18, the wiring layer 33 has a laminated structure including the copper wiring layer 30 and the aluminum wiring layer 32 disposed so as to substantially cover the copper wiring layer 30.
したがって、配線層33が銅配線層30を有するため、エレクトロマイグレーションによる断線が生じ難く、大電流を流す場合や長期間使用する場合の信頼性を向上させることができる。 Therefore, since the wiring layer 33 includes the copper wiring layer 30, disconnection due to electromigration hardly occurs, and the reliability when a large current flows or when used for a long time can be improved.
また、銅配線層30に比し耐湿性や耐食性に優れるアルミ配線層32で銅配線層30を実質的に覆うようにしたので、配線層33自体の耐湿性や耐食性が高い。つまり、図6のように、パッド部33aが露出しているにも拘らず、耐湿性や耐食性を確保することができる。 In addition, since the copper wiring layer 30 is substantially covered with the aluminum wiring layer 32 that is superior in moisture resistance and corrosion resistance compared to the copper wiring layer 30, the wiring layer 33 itself has high moisture resistance and corrosion resistance. That is, as shown in FIG. 6, it is possible to ensure moisture resistance and corrosion resistance even though the pad portion 33a is exposed.
すなわち、この半導体装置18は、大電流を流す場合や長期間使用する場合の信頼性が高く、かつ、耐湿性や耐食性が高い。 That is, the semiconductor device 18 has high reliability when flowing a large current or when used for a long period of time, and has high moisture resistance and corrosion resistance.
図1Aないし図5Bは、半導体装置18を製造する方法を説明するための断面図である。図1Aないし図5Bおよび図6に基づいて、半導体装置18の製造方法を説明する。 1A to 5B are cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the semiconductor device 18. A method for manufacturing the semiconductor device 18 will be described with reference to FIGS. 1A to 5B and FIG.
図1Aに示すように、まず、半導体基板(図示せず)に設けられた層間膜20の上部に配線層22を形成したものを用意する。配線層22は、どのようにして形成してもよいが、たとえば、CMP(化学的機械的研磨)法等を用いて形成する。配線層22の材質は特に限定しないが、たとえば、下面および側面をバリアメタル層で覆った銅または銅合金の層により構成することができる。 As shown in FIG. 1A, first, a structure in which a wiring layer 22 is formed on an interlayer film 20 provided on a semiconductor substrate (not shown) is prepared. The wiring layer 22 may be formed by any method, for example, by using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or the like. The material of the wiring layer 22 is not particularly limited. For example, the wiring layer 22 can be formed of a copper or copper alloy layer whose lower surface and side surfaces are covered with a barrier metal layer.
つぎに、この上に層間膜24を形成する。層間膜24は、たとえば、シリコン酸化物をCVD法(化学的気相成長法)等を用いて堆積させることにより形成する。 Next, an interlayer film 24 is formed thereon. The interlayer film 24 is formed, for example, by depositing silicon oxide using a CVD method (chemical vapor deposition method) or the like.
つぎに、図1Bに示すように、層間膜24の上部に配線用凹部24aを形成する。配線用凹部24aを形成するには、層間膜24の上部に所定形状のフォトレジスト26を形成し、フォトレジスト26をマスクとして、RIE(反応性イオンエッチング)を行なえばよい。 Next, as shown in FIG. 1B, a wiring recess 24 a is formed on the interlayer film 24. In order to form the wiring recess 24a, a photoresist 26 having a predetermined shape is formed on the interlayer film 24, and RIE (reactive ion etching) is performed using the photoresist 26 as a mask.
その後、フォトレジスト26を除去し、別のフォトレジスト(図示せず)を用いて、図2Aに示すように、コンタクトホール24bを形成する。 Thereafter, the photoresist 26 is removed, and a contact hole 24b is formed using another photoresist (not shown) as shown in FIG. 2A.
つぎに、この上に、図2Bに示すように、バリアメタル層28を形成する。バリアメタル層28の材質は特に限定するものではないが、たとえば、窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)、窒化タングステン(WN)等を用いればよい。また、バリアメタル層28の形成方法は特に限定するものではないが、たとえば、スパッタリング法や、CVD法を用いればよい。 Next, a barrier metal layer 28 is formed thereon, as shown in FIG. 2B. The material of the barrier metal layer 28 is not particularly limited. For example, titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tungsten nitride (WN), or the like may be used. Further, the method for forming the barrier metal layer 28 is not particularly limited, but for example, a sputtering method or a CVD method may be used.
つぎに、バリアメタル層28の上に、図3Aに示すように、銅配線層30を形成する。銅配線層30の形成方法は特に限定するものではないが、たとえば、めっき法や、CVD法を用いて形成することができる。 Next, a copper wiring layer 30 is formed on the barrier metal layer 28 as shown in FIG. 3A. Although the formation method of the copper wiring layer 30 is not specifically limited, For example, it can form using the plating method and CVD method.
このように、銅配線層30(銅を含む第1の導電体層)と層間膜24(絶縁膜)との間にバリアメタル層28を形成することで、銅配線層30の銅が層間膜24に拡散するのを防止することができ、好都合である。 Thus, by forming the barrier metal layer 28 between the copper wiring layer 30 (first conductor layer containing copper) and the interlayer film 24 (insulating film), the copper of the copper wiring layer 30 becomes the interlayer film. It is possible to prevent diffusion to 24, which is convenient.
つぎに、CMP法を用いて、銅配線層30を上から研磨する。研磨は、図3Bに示すように、配線用凹部24a以外の部分に形成されたバリアメタル層28の上面が露出した時点で終了する。この研磨工程によって、銅配線層30が所定形状にパタニングされる。 Next, the copper wiring layer 30 is polished from above by using a CMP method. As shown in FIG. 3B, the polishing is finished when the upper surface of the barrier metal layer 28 formed in a portion other than the wiring recess 24a is exposed. By this polishing process, the copper wiring layer 30 is patterned into a predetermined shape.
つぎに、図4Aに示すように、この上に、別のバリアメタル層31およびアルミ配線層32をこの順に重ねて形成する。バリアメタル層31の材質および形成方法は特に限定するものではないが、たとえば、前述のバリアメタル層28の材質と同様の材質を用い、バリアメタル層28と同様の形成方法を用いて形成することができる。また、アルミ配線層32の形成方法は特に限定するものではないが、たとえば、スパッタリング法等を用いて形成する。 Next, as shown in FIG. 4A, another barrier metal layer 31 and an aluminum wiring layer 32 are overlaid in this order. The material and formation method of the barrier metal layer 31 are not particularly limited. For example, the barrier metal layer 31 may be formed using the same material as the barrier metal layer 28 and using the same formation method as the barrier metal layer 28. Can do. Further, the method for forming the aluminum wiring layer 32 is not particularly limited, but for example, it is formed using a sputtering method or the like.
このように、銅配線層30(銅を含む第1の導電体層)とアルミ配線層32(第2の導電体層)との間にバリアメタル層31を形成することで、銅配線層30の銅とアルミ配線層32のアルミニウムとの相互接触による合金化を防止することができ、好都合である。 Thus, the copper wiring layer 30 is formed by forming the barrier metal layer 31 between the copper wiring layer 30 (first conductor layer containing copper) and the aluminum wiring layer 32 (second conductor layer). It is possible to prevent alloying due to mutual contact between copper and aluminum of the aluminum wiring layer 32, which is advantageous.
つぎに、図4Bに示すように、アルミ配線層32、バリアメタル層31およびバリアメタル層28を所定形状にパタニングする。アルミ配線層32、バリアメタル層31およびバリアメタル層28を所定形状にパタニングするには、アルミ配線層32の上部に所定形状のフォトレジスト34を形成し、フォトレジスト34をマスクとして、RIE(反応性イオンエッチング)を行なえばよい。このフォトレジスト34は、前述の配線用凹部24aを形成する際に用いたフォトレジスト26(図1B参照)を反転したパターンのフォトレジストである。 Next, as shown in FIG. 4B, the aluminum wiring layer 32, the barrier metal layer 31, and the barrier metal layer 28 are patterned into a predetermined shape. In order to pattern the aluminum wiring layer 32, the barrier metal layer 31, and the barrier metal layer 28 into a predetermined shape, a photoresist 34 having a predetermined shape is formed on the aluminum wiring layer 32, and RIE (reaction) is performed using the photoresist 34 as a mask. Ion etching). The photoresist 34 is a photoresist having a pattern obtained by inverting the photoresist 26 (see FIG. 1B) used for forming the wiring recess 24a.
このようにして、バリアメタル層28、銅配線層30、バリアメタル層31、アルミ配線層32をこの順に積層した構造の配線層33が形成される。 Thus, the wiring layer 33 having a structure in which the barrier metal layer 28, the copper wiring layer 30, the barrier metal layer 31, and the aluminum wiring layer 32 are laminated in this order is formed.
配線層33を形成した後、銅配線層30の結晶粒を調整するためのアニール処理や結晶欠陥を除去するための水素を用いた加熱処理などの低温熱処理を行なう。これらの処理は不活性ガス雰囲気中で行なわれるが、実際には、銅腐食性物質である酸素を若干巻き込んでしまう。 After the wiring layer 33 is formed, low-temperature heat treatment such as annealing for adjusting crystal grains of the copper wiring layer 30 or heat treatment using hydrogen for removing crystal defects is performed. These treatments are performed in an inert gas atmosphere, but actually, oxygen, which is a copper corrosive substance, is slightly involved.
つぎに、図5Aに示すように、配線層33および層間膜24を覆うようにパッシベーション膜36を形成する。パッシベーション膜36の材質は特に限定されるものではないが、たとえば、シリコン窒化膜等を用いればよい。また、パッシベーション膜36の形成方法は特に限定されるものではないが、たとえば、CVD法等を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 5A, a passivation film 36 is formed so as to cover the wiring layer 33 and the interlayer film 24. The material of the passivation film 36 is not particularly limited. For example, a silicon nitride film or the like may be used. Further, the method for forming the passivation film 36 is not particularly limited, but, for example, a CVD method or the like can be used.
つぎに、図5Bに示すように、パッシベーション膜36上に所定形状のフォトレジスト38を形成し、フォトレジスト38をマスクとして、RIEを行なうことにより、パッシベーション膜36に開口36aを設ける。これにより、配線層33の一部表面が露出する。この露出した部分がパッド部33aである。 Next, as shown in FIG. 5B, a photoresist 38 having a predetermined shape is formed on the passivation film 36, and RIE is performed using the photoresist 38 as a mask, thereby providing an opening 36a in the passivation film 36. Thereby, a part of the surface of the wiring layer 33 is exposed. This exposed portion is the pad portion 33a.
つぎに、アッシング処理(灰化処理)によりレジスト38を除去する。アッシング処理は、酸素プラズマを用いて行なう。 Next, the resist 38 is removed by ashing (ashing). The ashing process is performed using oxygen plasma.
つぎに、図6に示すように、パッド部33aに、ワイヤ40をボンディングする。このようにして、半導体装置18を製造する。 Next, as shown in FIG. 6, the wire 40 is bonded to the pad portion 33a. In this way, the semiconductor device 18 is manufactured.
このように、この製造方法においては、銅配線層30を形成するとともに、銅配線層30に比べ酸素による腐食の少ないアルミ配線層32を銅配線層30の上に形成することにより、銅配線層30と、この銅配線層30を実質的に覆うアルミ配線層32と、を備えた積層構造の配線層33を形成するようにしている。 Thus, in this manufacturing method, the copper wiring layer 30 is formed, and the copper wiring layer 30 is formed on the copper wiring layer 30 by forming the aluminum wiring layer 32 that is less corroded by oxygen than the copper wiring layer 30. 30 and an aluminum wiring layer 32 that substantially covers the copper wiring layer 30 are formed.
したがって、配線層33が銅配線層30を有するため、エレクトロマイグレーションによる断線が生じ難く、大電流を流す場合や長期間使用する場合の信頼性を向上させることができる。 Therefore, since the wiring layer 33 includes the copper wiring layer 30, disconnection due to electromigration hardly occurs, and the reliability when a large current flows or when used for a long time can be improved.
また、銅配線層30に比べ酸素による腐食の少ないアルミ配線層32を銅配線層30の上に形成した積層構造の配線層33を形成するようにしたので、配線層33形成後に配線層33が露出した状態で酸素を含む雰囲気中における処理を行なう場合でも、配線層33が腐食されにくい。 Further, since the wiring layer 33 having a laminated structure in which the aluminum wiring layer 32 having less corrosion due to oxygen than the copper wiring layer 30 is formed on the copper wiring layer 30 is formed, the wiring layer 33 is formed after the wiring layer 33 is formed. Even when the treatment is performed in an atmosphere containing oxygen in an exposed state, the wiring layer 33 is hardly corroded.
すなわち、大電流を流す場合や長期間使用する場合の信頼性が高く、かつ、腐食に対する信頼性の高い配線層33を得ることができる。 That is, it is possible to obtain the wiring layer 33 having high reliability when flowing a large current or when used for a long period of time and having high reliability against corrosion.
また、この製造方法においては、層間膜24を形成する工程と、エッチングにより層間膜24に所定パターンの配線用凹部24aを形成する工程と、配線用凹部24a内に所定パターンの銅配線層30を形成する工程と、所定パターンに形成された銅配線層30および層間膜24上に、アルミ配線層32を形成する工程と、エッチングによりアルミ配線層32を所定パターンに形成する工程とを備え、エッチングによりアルミ配線層32を所定パターンに形成する工程に用いるフォトレジスト34として、エッチングにより層間膜24に所定パターンの配線用凹部24aを形成する工程に用いたフォトレジスト26を反転したパターンのフォトレジストを用いるようにしている。 Further, in this manufacturing method, a step of forming an interlayer film 24, a step of forming a wiring recess 24a of a predetermined pattern in the interlayer film 24 by etching, and a copper wiring layer 30 of a predetermined pattern in the wiring recess 24a. An etching process including a step of forming, a step of forming an aluminum wiring layer 32 on the copper wiring layer 30 and the interlayer film 24 formed in a predetermined pattern, and a step of forming the aluminum wiring layer 32 in a predetermined pattern by etching. As a photoresist 34 used in the process of forming the aluminum wiring layer 32 in a predetermined pattern by etching, a photoresist having a pattern obtained by inverting the photoresist 26 used in the process of forming the wiring recess 24a of the predetermined pattern in the interlayer film 24 by etching is used. I use it.
すなわち、CMP(化学的機械的研磨)法を用いて配線層33を形成することで、異方性エッチングが困難な銅を含む配線層33を微細加工することが可能となる。 That is, by forming the wiring layer 33 using the CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, it is possible to finely process the wiring layer 33 containing copper, which is difficult to perform anisotropic etching.
また、アルミ配線層32を所定パターンに形成する工程に用いるフォトレジスト34として、層間膜24に所定パターンの配線用凹部24aを形成する工程に用いたフォトレジスト26を反転したパターンのフォトレジストを用いることで、容易かつ完全に銅配線層30を実質的に覆うアルミ配線層32を形成することができる。 Further, as the photoresist 34 used in the step of forming the aluminum wiring layer 32 in a predetermined pattern, a photoresist having a pattern obtained by inverting the photoresist 26 used in the step of forming the wiring recess 24a of the predetermined pattern in the interlayer film 24 is used. Thus, the aluminum wiring layer 32 that substantially and completely covers the copper wiring layer 30 can be formed.
また、この製造方法においては、層間膜24を形成する工程と、層間膜24に所定パターンの配線用凹部24aを形成する工程と、配線用凹部24aを含む層間膜24上にバリアメタル層28を形成する工程と、バリアメタル層28の上に、銅配線層30を形成する工程と、配線用凹部24a以外の部分のバリアメタル層28が露出するまで銅配線層30を研磨により除去することで、銅配線層30を所定パターンに形成する工程と、所定パターンに形成された銅配線層30および露出したバリアメタル層28上に、アルミ配線層32を形成する工程と、アルミ配線層32および露出したバリアメタル層28を所定パターンに形成する工程とを備えている。 In this manufacturing method, the step of forming the interlayer film 24, the step of forming the wiring recesses 24a having a predetermined pattern in the interlayer film 24, and the barrier metal layer 28 on the interlayer film 24 including the wiring recesses 24a are formed. Forming the copper wiring layer 30 on the barrier metal layer 28, and removing the copper wiring layer 30 by polishing until a portion of the barrier metal layer 28 other than the wiring recess 24a is exposed. The step of forming the copper wiring layer 30 in a predetermined pattern, the step of forming the aluminum wiring layer 32 on the copper wiring layer 30 formed in the predetermined pattern and the exposed barrier metal layer 28, the aluminum wiring layer 32 and the exposed Forming the barrier metal layer 28 in a predetermined pattern.
したがって、銅配線層30と層間膜24との間にバリアメタル層28形成することにより、銅配線層30に含まれる銅が層間膜24に拡散するのを防止することができる。 Therefore, by forming the barrier metal layer 28 between the copper wiring layer 30 and the interlayer film 24, it is possible to prevent copper contained in the copper wiring layer 30 from diffusing into the interlayer film 24.
また、研磨により所定パターンの銅配線層30を形成する工程においては、銅配線層30に比し研磨し難いバリアメタル層28を研磨することなく放置し、その後、アルミ配線層32を所定パターンに形成する際、同時にバリアメタル層28を所定パターンに形成するようにしたので、研磨により所定パターンの銅配線層30を形成する工程において、銅配線層30にディッシングが生ずることが少なくなる。したがって、より均一な厚さの配線層33を得ることができる。 Further, in the step of forming the copper wiring layer 30 having a predetermined pattern by polishing, the barrier metal layer 28 that is hard to be polished as compared with the copper wiring layer 30 is left without polishing, and then the aluminum wiring layer 32 is formed into a predetermined pattern. At the time of formation, the barrier metal layer 28 is formed in a predetermined pattern at the same time, so that dishing is less likely to occur in the copper wiring layer 30 in the step of forming the copper wiring layer 30 of the predetermined pattern by polishing. Therefore, the wiring layer 33 having a more uniform thickness can be obtained.
すなわち、配線層33に含まれる銅が層間膜24に拡散するのを防止することができ、かつ、ディッシングの生じにくいより均一な厚さの配線層33を得ることができる。 That is, it is possible to prevent the copper contained in the wiring layer 33 from diffusing into the interlayer film 24 and to obtain the wiring layer 33 having a more uniform thickness that is less likely to cause dishing.
ちなみに、従来の製造方法によれば、図7Bに示すように、CMP法を用いて、バリアメタル層4と銅配線層6の不要部分を同時に除去している。上述のように、バリアメタル層4に比し銅配線層6の方が研磨されやすいので、このような従来の方法では、銅配線層6の上部にディッシング(さら状の凹部)6aが生じてしまう。特に、パッド部8aのように配線の投影面積が大きい部分では、ディッシングが深くなる。このため、配線8の厚さがかなり薄い部分が生じ、配線の信頼性が低下する等の不都合が生ずることとなる。 Incidentally, according to the conventional manufacturing method, as shown in FIG. 7B, unnecessary portions of the barrier metal layer 4 and the copper wiring layer 6 are simultaneously removed by using the CMP method. As described above, since the copper wiring layer 6 is more easily polished than the barrier metal layer 4, dishing (a concave recess) 6 a is formed on the copper wiring layer 6 in such a conventional method. End up. In particular, the dishing becomes deep in a portion where the projected area of the wiring is large, such as the pad portion 8a. For this reason, a portion in which the thickness of the wiring 8 is considerably thin is generated, resulting in inconvenience such as a decrease in the reliability of the wiring.
また、本実施形態による製造方法においては、酸素を含む雰囲気中で行なう処理として、配線層33が露出した状態における低温加熱処理が含まれる。 In the manufacturing method according to the present embodiment, the low temperature heat treatment in the state where the wiring layer 33 is exposed is included as the treatment performed in the atmosphere containing oxygen.
したがって、銅配線層30の結晶粒を調整するためのアニール処理や結晶欠陥を除去するための水素を用いた加熱処理などの低温熱処理を行なう場合、銅配線層30はアルミ配線層32に覆われているため、このような処理の際に巻き込まれた酸素により銅配線層30が腐食されることはない。 Therefore, when performing low-temperature heat treatment such as annealing for adjusting crystal grains of the copper wiring layer 30 or heat treatment using hydrogen for removing crystal defects, the copper wiring layer 30 is covered with the aluminum wiring layer 32. Therefore, the copper wiring layer 30 is not corroded by the oxygen involved in such processing.
また、この製造方法においては、酸素を含む雰囲気中で行なう処理として、配線層33が露出した状態におけるフォトレジストのアッシング処理が含まれる。 In this manufacturing method, the ashing process of the photoresist in the state where the wiring layer 33 is exposed is included as the process performed in the atmosphere containing oxygen.
したがって、外部配線であるワイヤ40をボンディングするためのパッド部33aを露出させる工程等に用いるフォトレジスト38を酸素プラズマを用いてアッシング処理するような場合であっても、銅配線層30はアルミ配線層32に覆われているため、露出した銅配線層30が酸素により腐食されることはない。 Therefore, even if the photoresist 38 used in the process of exposing the pad portion 33a for bonding the wire 40 which is an external wiring is subjected to an ashing process using oxygen plasma, the copper wiring layer 30 is made of an aluminum wiring. Since it is covered with the layer 32, the exposed copper wiring layer 30 is not corroded by oxygen.
また、この製造方法においては、アルミ配線層32は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成されている。 In this manufacturing method, the aluminum wiring layer 32 is made of aluminum or an aluminum alloy.
したがって、銅配線層30に比べ金(Au)との合金化が容易なアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成されたアルミ配線層32で銅配線層30を覆う積層構造の配線層33を形成するようにしたので、パッド部33aにおいて、金(Au)により構成されたワイヤ40を容易かつ確実にボンディングすることができる。 Therefore, the wiring layer 33 having a laminated structure covering the copper wiring layer 30 is formed by the aluminum wiring layer 32 made of aluminum or aluminum alloy, which is easier to alloy with gold (Au) than the copper wiring layer 30. Therefore, the wire 40 made of gold (Au) can be easily and reliably bonded to the pad portion 33a.
なお、上述の実施形態においては、銅腐食性物質を含む雰囲気中で行なう処理として、低温加熱処理やフォトレジストの灰化処理を例示したが、この発明における銅腐食性物質を含む雰囲気中で行なう処理は、これに限定されるものではない。 In the above-described embodiment, the low temperature heat treatment and the ashing treatment of the photoresist are exemplified as the treatment performed in the atmosphere containing the copper corrosive substance. However, the treatment is performed in the atmosphere containing the copper corrosive substance in the present invention. The processing is not limited to this.
また、上述の実施形態においては、バリアメタル層28およびバリアメタル層31を持つ配線層について説明したが、この発明は、バリアメタル層28およびバリアメタル層31のいずれか一方または双方を持たない配線層にも適用することができる。 In the above-described embodiment, the wiring layer having the barrier metal layer 28 and the barrier metal layer 31 has been described. However, the present invention is a wiring that does not have one or both of the barrier metal layer 28 and the barrier metal layer 31. It can also be applied to layers.
また、上述の実施形態においては、第2の導電体層として、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された金属層を例に説明したが、第2の導電体層は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された金属層に限定されるものではない。第2の導電体層は、要は、第1の導電体層に比べ銅腐食性物質を含む雰囲気中における腐食の少ない導電体層であればよい。 Moreover, in the above-described embodiment, the metal layer made of aluminum or an aluminum alloy has been described as an example of the second conductor layer. However, the second conductor layer is made of aluminum or an aluminum alloy. It is not limited to the metal layer. In short, the second conductor layer may be any conductor layer that is less corroded in an atmosphere containing a copper corrosive substance than the first conductor layer.
また、上述の実施形態においては、銅腐食性物質として酸素を例示したが、銅腐食性物質は、酸素に限定されるものではない。 Moreover, in the above-mentioned embodiment, although oxygen was illustrated as a copper corrosive substance, a copper corrosive substance is not limited to oxygen.
また、上述の実施形態においては、CMP法を用いて配線層を形成する場合を例に説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。CMP法以外の方法を用いて配線層を形成する場合にも、この発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the case where the wiring layer is formed using the CMP method has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied when the wiring layer is formed using a method other than the CMP method.
20・・・・・層間膜(第1層間絶縁膜)
22・・・・・配線層(第1配線層)
24・・・・・層間膜(第2層間絶縁膜)
24a・・・・・配線用凹部
24b・・・・・コンタクトホール
28・・・・・バリアメタル層
30・・・・・銅配線層(第2配線層)
31・・・・・バリアメタル層(導電層)
32・・・・・アルミ配線層(導電層)
33a・・・・・パッド部
36・・・・・パッシベーション膜
36a・・・・・開口(開口部)
20 ... Interlayer film (first interlayer insulation film)
22 ... Wiring layer (first wiring layer)
24 .. Interlayer film (second interlayer insulating film)
24a... Wiring recess 24b... Contact hole 28... Barrier metal layer 30... Copper wiring layer (second wiring layer)
31 ... Barrier metal layer (conductive layer)
32 ... Aluminum wiring layer (conductive layer)
33a: Pad part 36: Passivation film 36a: Opening (opening)
Claims (7)
第1配線層を有する第1層間絶縁膜上に、一度の連続したプロセスにて第2層間絶縁膜を形成する工程と、
第2層間絶縁膜の上部に、配線用凹部を第1層間絶縁膜に達しないように設ける工程と、
配線用凹部の底部に、第1層間絶縁膜の第1配線層へと接続するためのコンタクトホールを設ける工程と、
配線用凹部およびコンタクトホール上に第2配線層を設ける工程と、
第2配線層をCMP法にて研磨する工程とを有する半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device having a wiring layer made of copper or a copper alloy in an interlayer insulating film,
Forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film having the first wiring layer by a single continuous process;
Providing a wiring recess on the second interlayer insulating film so as not to reach the first interlayer insulating film;
Providing a contact hole for connecting to the first wiring layer of the first interlayer insulating film at the bottom of the wiring recess;
Providing a second wiring layer on the wiring recess and the contact hole;
And a step of polishing the second wiring layer by a CMP method.
第2配線層をCMP法にて研磨する工程においては、バリアメタル層が露出するまで第2配線層をCMP法にて研磨し、さらにその後に、配線用凹部を設ける工程にて用いたパターンを反転したパターンのフォトレジストを用いて、第2層間絶縁膜上に残存するバリアメタル層を除去する工程を有する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 Before the step of providing the second wiring layer, the step of providing a barrier metal layer on the wiring recess and the contact hole,
In the step of polishing the second wiring layer by the CMP method, the second wiring layer is polished by the CMP method until the barrier metal layer is exposed, and then the pattern used in the step of providing the wiring recess is formed. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of removing a barrier metal layer remaining on the second interlayer insulating film using a photoresist having an inverted pattern.
第1配線層を有する第1層間絶縁膜上の、一様な材質の第2層間絶縁膜と、
第2層間絶縁膜の上部に第1層間絶縁膜に達しないように設けられた配線用凹部、および配線用凹部の底部に第1層間絶縁膜の第1配線層へと接続するために設けられたコンタクトホールを埋めるように形成された第2配線層とを有する半導体装置。 A semiconductor device having a wiring layer made of copper or a copper alloy in an interlayer insulating film,
A second interlayer insulating film of uniform material on the first interlayer insulating film having the first wiring layer;
A wiring recess provided on the second interlayer insulating film so as not to reach the first interlayer insulating film, and a bottom of the wiring recess provided to connect to the first wiring layer of the first interlayer insulating film. And a second wiring layer formed so as to fill the contact hole.
第1配線層を有する第1層間絶縁膜上の、一様な材質の第2層間絶縁膜と、
第2層間絶縁膜の上部に第1層間絶縁膜に達しないように設けられた配線用凹部、および配線用凹部の底部に第1層間絶縁膜の第1配線層へと接続するために設けられたコンタクトホールを埋めるように形成された第2配線層と、
第2層間絶縁膜および第2配線層上のパッシベーション膜と、
パッシベーション膜の開口部において第2配線層上に設けた導電層からなるパッド部とを有する半導体装置。 A semiconductor device having a wiring layer made of copper or a copper alloy in an interlayer insulating film,
A second interlayer insulating film of uniform material on the first interlayer insulating film having the first wiring layer;
A wiring recess provided on the second interlayer insulating film so as not to reach the first interlayer insulating film, and a bottom of the wiring recess provided to connect to the first wiring layer of the first interlayer insulating film. A second wiring layer formed to fill the contact hole,
A passivation film on the second interlayer insulating film and the second wiring layer;
A semiconductor device having a pad portion made of a conductive layer provided on a second wiring layer in an opening of a passivation film.
The conductive layer is aluminum, an aluminum-silicon alloy with a silicon ratio of about 0.5% to about 2%, a silicon ratio of about 0.5% to about 1.5%, and a copper ratio of about 0.5% 7. The semiconductor device according to claim 3, comprising an aluminum / silicon / copper alloy of about 1.5%, or an aluminum / copper alloy having a copper ratio of about 0.5% to about 3%. .
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