JP2006278930A - Semiconductor device - Google Patents

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Shinya Arase
荒瀬  慎哉
Yoshio Honma
喜夫 本間
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device in which the dispersion of Cu used as a wiring material is prevented, a leak between interconnect lines is reduced, irregularity is small, reliability is high accordingly, a wiring process is simplified, and therefore, cost becomes low. <P>SOLUTION: The semiconductor device comprises a substrate 1, Cu wiring layers 8, 19 formed on the above-mentioned substrate 1, and interlayer insulating layers 9, 20 formed on the Cu wiring layers 8, 19. The interlayer insulating layers 9, 20 are application-type insulating films having Cu dispersion preventing functions. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device.

集積回路は、近年、益々、集積度が高まっている。すなわち、集積回路を構成するトランジスタ等の半導体素子の小型化に伴い、集積度は向上している。又、半導体素子の小型化に伴い、半導体装置の動作速度は速まっている。ところで、小型化が進んだ半導体装置の動作速度は、配線における信号伝達速度(遅延時間)によって決まるようになって来た。この遅延時間は、配線抵抗と配線容量とに依存している。従って、遅延時間の短縮を図るには、配線抵抗や配線容量の低減が求められる。   In recent years, integrated circuits have been increasingly integrated. That is, with the miniaturization of semiconductor elements such as transistors constituting an integrated circuit, the degree of integration has improved. In addition, with the miniaturization of semiconductor elements, the operation speed of semiconductor devices is increasing. By the way, the operation speed of a semiconductor device which has been miniaturized has come to be determined by the signal transmission speed (delay time) in the wiring. This delay time depends on the wiring resistance and the wiring capacitance. Therefore, in order to shorten the delay time, it is required to reduce wiring resistance and wiring capacitance.

この配線抵抗の低抵抗化は、配線の主材料をAlからCuに変更することで達成されている。尚、現時点では、Cuより低抵抗な材料は見出されていない。   This reduction in wiring resistance is achieved by changing the main material of the wiring from Al to Cu. At present, no material having a lower resistance than Cu has been found.

ところで、半導体素子の小型化(微細化)に伴い、1チップに搭載される半導体素子の数は増加している。従って、これ等の多数の半導体素子を接続する為、配線数(距離)も増加している。すなわち、電源を供給する為の電源配線や、信号を伝達する為の信号配線の増加により、配線総数は増加している。そして、配線の高密度化により、配線容量は増加する一方である。   By the way, with the miniaturization (miniaturization) of semiconductor elements, the number of semiconductor elements mounted on one chip is increasing. Therefore, the number of wirings (distance) is increased because many of these semiconductor elements are connected. That is, the total number of wires is increasing due to an increase in power supply wires for supplying power and signal wires for transmitting signals. The wiring capacity is increasing as the wiring density increases.

さて、配線における遅延時間を短縮する為には、配線容量を低減することが要求されている。従って、層間絶縁膜として比誘電率が低い材料を用いることが望まれる。   Now, in order to shorten the delay time in wiring, it is required to reduce wiring capacity. Therefore, it is desirable to use a material having a low relative dielectric constant as the interlayer insulating film.

一方、ダマシン配線構造におけるCu/低誘電率絶縁膜配線では、低抵抗化の為に採用されたCuの絶縁膜への拡散を防止することが配線の信頼性を確保する為の重要な要素の一つとなっている。この目的を達成する為、通常、Cu配線上にCu拡散バリア膜を成膜し、Cu拡散バリア膜の上に低誘電率絶縁膜を成膜する技術が用いられている。   On the other hand, in Cu / low-dielectric-constant insulating film wiring in a damascene wiring structure, preventing diffusion of Cu, which has been adopted to reduce resistance, into an insulating film is an important element for ensuring wiring reliability. It has become one. In order to achieve this object, a technique is generally used in which a Cu diffusion barrier film is formed on a Cu wiring and a low dielectric constant insulating film is formed on the Cu diffusion barrier film.

例えば、特開平10−27844では、Cu拡散防止膜としてSiNを用いることが提案されている。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-27844 proposes using SiN as a Cu diffusion preventing film.

又、特開2004−14901では、Cu拡散防止膜としてSiCNを用いることが提案されている。
特開平10−27844 特開2004−14901
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-14901 proposes using SiCN as a Cu diffusion preventing film.
JP-A-10-27844 JP2004-14901

ところで、上記提案の如く、Cu拡散バリア膜と低誘電率絶縁膜とを用いる従来の技術は、異なる材料からなる膜(Cu拡散バリア膜と低誘電率絶縁膜)を積層していることから、その分だけ界面の数が増える。そして、並列する配線間に電界が掛かった場合、電流のリークが界面において起き易いことから、界面の数が増えた分だけ電流リークも起き易い。従って、それだけ問題が起き易い。   By the way, as the above proposal, the conventional technique using the Cu diffusion barrier film and the low dielectric constant insulating film has laminated films made of different materials (Cu diffusion barrier film and low dielectric constant insulating film). The number of interfaces increases accordingly. When an electric field is applied between the parallel wirings, current leakage is likely to occur at the interface, so current leakage is likely to occur as much as the number of interfaces is increased. Therefore, problems are more likely to occur.

又、SiNやSiCNの導入は、これ等の材料自体の比誘電率が高いことから、実効誘電率を大きくしている。従って、この点からも、問題が起きる。特に、65nmノード世代以降への対応を考慮すると、SiNやSiCNの導入によって配線全体における誘電率は大幅に上昇すると考えられ、好ましいものでは無い。   Also, the introduction of SiN or SiCN increases the effective dielectric constant because these materials themselves have a high relative dielectric constant. Therefore, a problem arises from this point. In particular, considering the correspondence to the 65 nm node generation and beyond, the introduction of SiN or SiCN is considered to significantly increase the dielectric constant of the entire wiring, which is not preferable.

更に、SiNやSiCNの成膜はCVD(化学気相成長方法)に拠ることが通常である。この為、配線に際して、積層膜が増える程、凹凸が出来易い。又、配線のCMP(化学機械研磨)に際して、配線形状や配線密度に依存して凹凸が出来易い。   Further, the film formation of SiN or SiCN is usually based on CVD (chemical vapor deposition method). For this reason, in wiring, as the number of laminated films increases, unevenness is more likely to occur. In addition, when the wiring is subjected to CMP (chemical mechanical polishing), unevenness is likely to occur depending on the wiring shape and wiring density.

従って、本発明が解決しようとする第1の課題は、配線間リークが少なく、信頼性が高い半導体装置を提供することである。   Therefore, a first problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device with less wiring leakage and high reliability.

本発明が解決しようとする第2の課題は、凹凸が少なく、それだけ信頼性が高い半導体装置を提供することである。   The second problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device with less unevenness and higher reliability.

本発明が解決しようとする第3の課題は、配線プロセスが簡略化され、コストがそれだけ低廉なものになる半導体装置を提供することである。   The third problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device in which the wiring process is simplified and the cost is reduced accordingly.

上記の課題を解決する為の研究を鋭意押し進めて行く中に、本発明者は、層間絶縁膜を、SiNやSiCNの如きのCu拡散防止膜と、低誘電率絶縁膜とで構成していることに問題が有るとの啓示を得るに至った。   While eagerly pursuing research to solve the above problems, the present inventor has constituted the interlayer insulating film by a Cu diffusion prevention film such as SiN or SiCN and a low dielectric constant insulating film. It has led to a revelation that there is a problem.

そこで、Cu拡散防止膜と低誘電率絶縁膜との二つを一つの膜で構成することが出来たならば、界面の数がそれだけ減ることから、配線間リークが減少し、又、膜の数が減ることから、凹凸が出来難くなり、半導体装置の信頼性は高まり、更には配線プロセスも簡略化され、半導体装置のコストが低廉なものになるであろうと考えるに至った。   Therefore, if the two of the Cu diffusion prevention film and the low dielectric constant insulating film can be formed as a single film, the number of interfaces is reduced accordingly, so that the leakage between wirings is reduced. Since the number is reduced, it becomes difficult to make unevenness, the reliability of the semiconductor device is increased, the wiring process is simplified, and the cost of the semiconductor device will be reduced.

このような知見に基づいて本発明が達成されたものである。   The present invention has been achieved based on such findings.

すなわち、前記の課題は、基板と、前記基板上に設けられたCu配線層と、前記Cu配線層上に設けられた層間絶縁層とを具備する半導体装置であって、
前記層間絶縁層がCu拡散防止機能を有する塗布型絶縁膜である
ことを特徴とする半導体装置によって解決される。
That is, the subject is a semiconductor device comprising a substrate, a Cu wiring layer provided on the substrate, and an interlayer insulating layer provided on the Cu wiring layer,
This is solved by a semiconductor device wherein the interlayer insulating layer is a coating type insulating film having a Cu diffusion preventing function.

特に、基板と、前記基板上に設けられたCu配線層と、前記Cu配線層上に設けられた層間絶縁層と、前記層間絶縁層上に設けられた配線層とを具備する半導体装置であって、
前記層間絶縁層がCu拡散防止機能を有する塗布型絶縁膜である
ことを特徴とする半導体装置によって解決される。
In particular, the semiconductor device includes a substrate, a Cu wiring layer provided on the substrate, an interlayer insulating layer provided on the Cu wiring layer, and a wiring layer provided on the interlayer insulating layer. And
This is solved by a semiconductor device wherein the interlayer insulating layer is a coating type insulating film having a Cu diffusion preventing function.

上記本発明において、配線層は、特に、配線間絶縁層に形成された凹部にCuが充填されてなる層である。   In the present invention, the wiring layer is a layer formed by filling a recess formed in the inter-wiring insulating layer with Cu.

そして、本発明における層間絶縁層は、特に、比誘電率が3.5以下のCu拡散防止機能を有する塗布型絶縁膜である。このような絶縁膜としては、N含有樹脂からなる塗布型絶縁膜が挙げられる。特に、N含有量が5〜25原子%の樹脂からなる塗布型絶縁膜が挙げられる。更に具体的に例示すると、ポリベンゾオキサゾールが挙げられる。或いは、ポリシラザンが挙げられる。又は、ポリイミドが挙げられる。   The interlayer insulating layer in the present invention is a coating type insulating film having a Cu diffusion preventing function having a relative dielectric constant of 3.5 or less. Examples of such an insulating film include a coating type insulating film made of an N-containing resin. In particular, a coating type insulating film made of a resin having an N content of 5 to 25 atomic% can be given. More specific examples include polybenzoxazole. Or a polysilazane is mentioned. Or a polyimide is mentioned.

又、比誘電率が2.5以下の配線間絶縁層で構成された上記本発明の半導体装置によって解決される。   Further, the problem can be solved by the semiconductor device of the present invention constituted by an inter-wiring insulating layer having a dielectric constant of 2.5 or less.

本発明は、SiNやSiCNの如きのCu拡散防止膜と低誘電率絶縁膜とで構成していた従来の層間絶縁膜を、Cu拡散防止機能を有する塗布型絶縁膜で構成したので、膜(界面)の数が減る。ところで、リーク電流は、その殆どが界面を流れる。従って、リーク電流が少なくなる。又、配線間容量が増えることも無い。そして、層間絶縁膜を塗布型絶縁膜で構成するので、凹凸が出来難くなる。この結果、半導体装置の信頼性が向上する。更には、膜の数が減るので、成膜プロセスが減る。従って、コストが低廉になる。   In the present invention, since the conventional interlayer insulating film composed of the Cu diffusion preventing film such as SiN or SiCN and the low dielectric constant insulating film is composed of the coating type insulating film having the Cu diffusion preventing function, the film ( The number of interfaces is reduced. By the way, most of the leakage current flows through the interface. Therefore, the leakage current is reduced. Further, the inter-wiring capacity does not increase. And since an interlayer insulation film is comprised with a coating type insulation film, an unevenness | corrugation becomes difficult to be made. As a result, the reliability of the semiconductor device is improved. Furthermore, since the number of films is reduced, the film forming process is reduced. Therefore, the cost is low.

本発明のCu拡散防止機能を有する塗布型絶縁膜は、N含有樹脂からなる塗布型絶縁膜である。具体的には、例えばポリベンゾオキサゾール、ポリシラザン、ポリイミドの群の中から選ばれる少なくとも一つが用いられて構成されたものである。これ等の樹脂の優秀性が次に示される。   The coating type insulating film having a Cu diffusion preventing function of the present invention is a coating type insulating film made of N-containing resin. Specifically, for example, at least one selected from the group of polybenzoxazole, polysilazane, and polyimide is used. The excellence of these resins is shown below.

すなわち、図9及び図10にSiOを例としたTDDB試験の装置を示した。この装置に電圧を印加し、TDDB試験を行った。図9の場合では、絶縁膜(SiO)の電気的な破壊により、短絡が起きる。図10の場合では、Cuが電極になっていることから、Cuが絶縁膜(SiO)中を拡散し、短絡が起きる。そして、一般的に、Cu配線用絶縁膜の評価では、図10の場合のTDDB寿命が長ければ、信頼性が高い膜と判断される。   That is, FIG. 9 and FIG. 10 show a TDDB test apparatus taking SiO as an example. A voltage was applied to this device to conduct a TDDB test. In the case of FIG. 9, a short circuit occurs due to electrical breakdown of the insulating film (SiO). In the case of FIG. 10, since Cu is an electrode, Cu diffuses in the insulating film (SiO), causing a short circuit. In general, in the evaluation of the Cu wiring insulating film, if the TDDB life in the case of FIG. 10 is long, it is determined that the film is highly reliable.

そこで、図10において、SiO膜の代わりに、比誘電率が3.0のポリベンゾオキサゾールを含む絶縁塗料をスピンコーティングで塗布し、硬化処理して、100nm厚の絶縁塗膜を構成した。そして、この上に膜厚が500nmで1mmφのCuドットを形成した。このCuドットの上に膜厚が5μmのAlドットを形成した。そして、Si基板側を接地し、125℃、及び200℃でTDDB試験を行った。その結果が、図11に示される。これによれば、0.3MV/cmにおける寿命が10年以上有ることが判る。すなわち、絶縁膜がSiOの場合に比べて遥かに長くなっている。   Therefore, in FIG. 10, instead of the SiO film, an insulating paint containing polybenzoxazole having a relative dielectric constant of 3.0 was applied by spin coating and cured to form an insulating coating film having a thickness of 100 nm. Then, Cu dots having a thickness of 500 nm and 1 mmφ were formed thereon. Al dots having a thickness of 5 μm were formed on the Cu dots. And the Si substrate side was earth | grounded and the TDDB test was done at 125 degreeC and 200 degreeC. The result is shown in FIG. According to this, it can be seen that the lifetime at 0.3 MV / cm is 10 years or more. That is, the insulating film is much longer than that of SiO.

ポリシラザンやポリイミドが用いられた場合も、同様な傾向が認められた。   The same tendency was observed when polysilazane or polyimide was used.

この現象について、本発明者は、次のように考えている。すなわち、上記のような材料は、絶縁膜組成内のN濃度が高い。そして、絶縁膜中のN原子が、拡散して来るCuを捕捉、或いは不動化し、その結果、Cu拡散防止の作用が奏されていると考えている。   The inventor considers this phenomenon as follows. That is, the above materials have a high N concentration in the insulating film composition. Then, it is considered that N atoms in the insulating film capture or immobilize Cu that diffuses, and as a result, an effect of preventing Cu diffusion is achieved.

そして、これ等の材料は、塗布型であるから、膜の高平坦化性が得られる。又、多層の配線構造であっても、フォトリソグラフィにおける焦点深度変動の影響が低減される。更には、CMPにおける研磨残りが防止される。   And since these materials are a coating type, the high planarization property of a film | membrane is acquired. In addition, even with a multilayer wiring structure, the influence of focal depth variation in photolithography is reduced. Furthermore, polishing residues in CMP are prevented.

図1〜図8は、本発明になる半導体装置の製造工程での説明図である。   1 to 8 are explanatory diagrams in the manufacturing process of the semiconductor device according to the present invention.

先ず、図1に示される如く、CVDにより、Si基板1上に500nm厚の絶縁膜(p−SiO)2を設けた。この後、CVDにより、絶縁膜2上に、50nm厚のエッチング停止膜(SiCN:比誘電率=5.0)3を設けた。更に、スピンコート法により、エッチング停止膜3の上に、ポーラス性Methylsilsesquioxane(MSQ)の塗料を塗布し、ポーラス状絶縁膜(比誘電率=2.5:配線間絶縁膜)4を設けた。更に、スピンコート法により、絶縁膜4上に非ポーラス性MSQの塗料を塗布し、420℃で1時間掛けて硬化を行なわせ、100nm厚の絶縁膜(CMPキャップ膜)5を設けた。   First, as shown in FIG. 1, an insulating film (p-SiO) 2 having a thickness of 500 nm was provided on the Si substrate 1 by CVD. Thereafter, an etching stop film (SiCN: relative dielectric constant = 5.0) 3 having a thickness of 50 nm was provided on the insulating film 2 by CVD. Further, a porous Methylsilsesquioxane (MSQ) coating was applied on the etching stopper film 3 by spin coating to provide a porous insulating film (relative dielectric constant = 2.5: inter-wiring insulating film) 4. Further, a non-porous MSQ paint was applied onto the insulating film 4 by spin coating, and cured at 420 ° C. for 1 hour, thereby providing an insulating film (CMP cap film) 5 having a thickness of 100 nm.

次に、図2に示される如く、リアクティブイオンエッチングにより、配線溝6を形成する。尚、エッチングはエッチング停止層3で停止させる。   Next, as shown in FIG. 2, the wiring trench 6 is formed by reactive ion etching. Etching is stopped at the etching stop layer 3.

この後、図3に示される如く、PVD(物理気相成長方法)により、配線溝6にTaNを5nm厚さ堆積させ、続いてTaを12nm厚さ堆積させ、バリアメタル層7を設けた。この後、in situ処理により、Cuシードを80nmの厚さ堆積させた。そして、このCuシード上に、電解メッキ法により、800nm厚のCu8を堆積させた。この後、Hガス雰囲気で220℃にてアニーリングを行なった。そして、CMPにより、絶縁膜5上のCu,TaN,Taを除去した。 Thereafter, as shown in FIG. 3, a barrier metal layer 7 was provided by depositing TaN in a thickness of 5 nm in the wiring trench 6 by PVD (physical vapor deposition method), and subsequently depositing Ta in a thickness of 12 nm. Thereafter, a Cu seed was deposited to a thickness of 80 nm by in situ treatment. Then, Cu8 having a thickness of 800 nm was deposited on the Cu seed by electrolytic plating. Thereafter, annealing was performed at 220 ° C. in an H 2 gas atmosphere. Then, Cu, TaN, and Ta on the insulating film 5 were removed by CMP.

次に、図4に示される如く、スピンコート法により、上からポリベンゾオキサゾール含有塗料を塗布し、絶縁膜(比誘電率=3.0:層間絶縁膜)9を設けた。続いて、非ポーラス性MSQの塗料を塗布し、420℃で1時間掛けて硬化を行なわせ、100nm厚の絶縁膜(CMPキャップ膜)10を設けた。   Next, as shown in FIG. 4, a polybenzoxazole-containing paint was applied from above by spin coating to provide an insulating film (relative dielectric constant = 3.0: interlayer insulating film) 9. Subsequently, a non-porous MSQ coating was applied and cured at 420 ° C. for 1 hour to provide an insulating film (CMP cap film) 10 having a thickness of 100 nm.

この後、図5に示される如く、リアクティブイオンエッチングにより、ビアホール11を形成する。そして、PVDにより、ビアホール11にTaNを5nm厚さ堆積させ、続いてTaを12nm厚さ堆積させ、バリアメタル層12を設けた。この後、in situ処理により、Cuシードを80nmの厚さ堆積させた。そして、このCuシード上に、電解メッキ法により、800nm厚のCu13を堆積させた。この後、Hガス雰囲気で220℃にてアニーリングを行なった。そして、CMPにより、絶縁膜10上のCu,TaN,Taを除去した。 Thereafter, as shown in FIG. 5, a via hole 11 is formed by reactive ion etching. Then, the barrier metal layer 12 was provided by depositing 5 nm of TaN in the via hole 11 by PVD and subsequently depositing 12 nm of Ta. Thereafter, a Cu seed was deposited to a thickness of 80 nm by in situ treatment. Then, 800 nm thick Cu13 was deposited on the Cu seed by electrolytic plating. Thereafter, annealing was performed at 220 ° C. in an H 2 gas atmosphere. Then, Cu, TaN, and Ta on the insulating film 10 were removed by CMP.

次に、図6に示される如く、スピンコート法により、上からポリベンゾオキサゾール含有塗料を塗布し、厚さが50nmの絶縁膜(比誘電率=3.0)14を設けた。続いて、スピンコート法により、ポーラス性MSQの塗料を塗布し、絶縁膜(比誘電率=2.5:配線間絶縁膜)15を設けた。この絶縁膜15上に、MSQの塗料を塗布し、420℃で1時間掛けて硬化を行なわせ、絶縁膜15より高密度な100nm厚の絶縁膜(CMPキャップ膜)16を設けた。   Next, as shown in FIG. 6, a polybenzoxazole-containing paint was applied from above by spin coating to provide an insulating film (relative dielectric constant = 3.0) 14 having a thickness of 50 nm. Subsequently, a porous MSQ coating was applied by spin coating to provide an insulating film (relative dielectric constant = 2.5: insulating film between wirings) 15. On this insulating film 15, MSQ paint was applied and cured at 420 ° C. for 1 hour to provide an insulating film (CMP cap film) 16 having a higher density than the insulating film 15 and having a thickness of 100 nm.

この後、図7に示される如く、リアクティブイオンエッチングにより、配線溝17を形成する。尚、エッチングによりCu面を露出させる。そして、PVDにより、配線溝17にTaNを5nm厚さ堆積させ、続いてTaを12nm厚さ堆積させ、バリアメタル層18を設けた。この後、in situ処理により、Cuシードを80nmの厚さ堆積させた。そして、このCuシード上に、電解メッキ法により、800nm厚のCu19を堆積させた。この後、Hガス雰囲気で220℃にてアニーリングを行なった。そして、CMPにより、絶縁膜16上のCu,TaN,Taを除去した。 Thereafter, as shown in FIG. 7, wiring trenches 17 are formed by reactive ion etching. Note that the Cu surface is exposed by etching. Then, by PVD, TaN was deposited to a thickness of 5 nm in the wiring groove 17, and then Ta was deposited to a thickness of 12 nm to provide a barrier metal layer 18. Thereafter, a Cu seed was deposited to a thickness of 80 nm by in situ treatment. Then, 800 nm thick Cu 19 was deposited on the Cu seed by electrolytic plating. Thereafter, annealing was performed at 220 ° C. in an H 2 gas atmosphere. Then, Cu, TaN, and Ta on the insulating film 16 were removed by CMP.

続いて、図8に示される如く、スピンコート法により、上からポリベンゾオキサゾール含有塗料を塗布し、420℃で1時間掛けて硬化を行なわせ、厚さが100nmの絶縁膜(比誘電率=3.0:層間絶縁膜)20を設けた。この後、スピンコート法により、非ポーラス性MSQの塗料を塗布し、420℃で1時間掛けて硬化を行なわせ、100nm厚の絶縁膜(CMPキャップ膜)21を設けた。   Subsequently, as shown in FIG. 8, a polybenzoxazole-containing paint is applied from above by spin coating, and cured at 420 ° C. for 1 hour, and an insulating film having a thickness of 100 nm (relative dielectric constant = 3.0: Interlayer insulating film) 20 was provided. Thereafter, a non-porous MSQ coating was applied by spin coating and cured at 420 ° C. for 1 hour to provide an insulating film (CMP cap film) 21 having a thickness of 100 nm.

さて、図12は、従来の半導体装置の概略図であり、本発明になる図8に対応するものである。図8と図12との対比から判る通り、本発明の半導体装置にあっては、層間絶縁膜が少なくなっていることが一目瞭然である。   FIG. 12 is a schematic diagram of a conventional semiconductor device, and corresponds to FIG. 8 according to the present invention. As can be seen from the comparison between FIG. 8 and FIG. 12, in the semiconductor device of the present invention, it is obvious that the number of interlayer insulating films is small.

尚、上記実施例の半導体装置において、層間絶縁膜9,20の厚さは、配線間絶縁膜4,15の厚さより薄いことが好ましい。又、50nm以上の厚さであることが好ましい。すなわち、このような範囲内のものであれば、層間絶縁膜9,20の上に誘電率が比較的高い材料からなるCMPキャップ膜が形成されても、実効誘電率は問題とならないからである。又、クロストークも問題にならない。更に、比誘電率が2.5以下の配線間絶縁膜を用いることで、本発明が目的とした特長を大きく奏することが出来る。   In the semiconductor device of the above embodiment, the interlayer insulating films 9 and 20 are preferably thinner than the inter-wiring insulating films 4 and 15. The thickness is preferably 50 nm or more. That is, the effective dielectric constant is not a problem even if a CMP cap film made of a material having a relatively high dielectric constant is formed on the interlayer insulating films 9 and 20 within such a range. . Also, crosstalk is not a problem. Furthermore, by using an inter-wiring insulating film having a relative dielectric constant of 2.5 or less, the features aimed by the present invention can be greatly achieved.

本発明の半導体装置の製造工程図Manufacturing process diagram of semiconductor device of the present invention 本発明の半導体装置の製造工程図Manufacturing process diagram of semiconductor device of the present invention 本発明の半導体装置の製造工程図Manufacturing process diagram of semiconductor device of the present invention 本発明の半導体装置の製造工程図Manufacturing process diagram of semiconductor device of the present invention 本発明の半導体装置の製造工程図Manufacturing process diagram of semiconductor device of the present invention 本発明の半導体装置の製造工程図Manufacturing process diagram of semiconductor device of the present invention 本発明の半導体装置の製造工程図Manufacturing process diagram of semiconductor device of the present invention 本発明の半導体装置の概略図Schematic diagram of the semiconductor device of the present invention TDDB試験装置TDDB test equipment TDDB試験装置TDDB test equipment 絶縁膜の寿命のグラフInsulation film lifetime graph 従来の半導体装置の概略図Schematic diagram of a conventional semiconductor device

符号の説明Explanation of symbols

1 Si基板
2 絶縁膜
3 エッチング停止膜
4,15 ポーラス状絶縁膜(配線間絶縁膜)
5,10,16,21 絶縁膜(CMPキャップ膜)
6,17 配線溝
7,12,18 バリアメタル層
8,13,19 Cu(配線)
9,20 絶縁膜(層間絶縁膜)
11 ビアホール
14 絶縁膜

代 理 人 宇 高 克 己
1 Si substrate 2 Insulating film 3 Etching stop film 4, 15 Porous insulating film (inter-wiring insulating film)
5, 10, 16, 21 Insulating film (CMP cap film)
6, 17 Wiring grooves 7, 12, 18 Barrier metal layers 8, 13, 19 Cu (wiring)
9,20 Insulating film (interlayer insulating film)
11 Via hole 14 Insulating film

Representative Katsumi Udaka

Claims (10)

基板と、前記基板上に設けられたCu配線層と、前記Cu配線層上に設けられた層間絶縁層とを具備する半導体装置であって、
前記層間絶縁層がCu拡散防止機能を有する塗布型絶縁膜である
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising a substrate, a Cu wiring layer provided on the substrate, and an interlayer insulating layer provided on the Cu wiring layer,
A semiconductor device, wherein the interlayer insulating layer is a coating type insulating film having a Cu diffusion preventing function.
基板と、前記基板上に設けられたCu配線層と、前記Cu配線層上に設けられた層間絶縁層と、前記層間絶縁層上に設けられた配線層とを具備する半導体装置であって、
前記層間絶縁層がCu拡散防止機能を有する塗布型絶縁膜である
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising: a substrate; a Cu wiring layer provided on the substrate; an interlayer insulating layer provided on the Cu wiring layer; and a wiring layer provided on the interlayer insulating layer,
A semiconductor device, wherein the interlayer insulating layer is a coating type insulating film having a Cu diffusion preventing function.
配線層は、配線間絶縁層に形成された凹部にCuが充填されてなる層であることを特徴とする請求項1又は請求項2の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring layer is a layer formed by filling a recess formed in the inter-wiring insulating layer with Cu. 層間絶縁層は、比誘電率が3.5以下のCu拡散防止機能を有する塗布型絶縁膜であることを特徴とする請求項1〜請求項3いずれかの半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the interlayer insulating layer is a coating type insulating film having a relative dielectric constant of 3.5 or less and having a Cu diffusion preventing function. 層間絶縁層は、比誘電率が3.5以下のN含有樹脂からなる塗布型絶縁膜であることを特徴とする請求項1〜請求項4いずれかの半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the interlayer insulating layer is a coating type insulating film made of an N-containing resin having a relative dielectric constant of 3.5 or less. 層間絶縁層は、比誘電率が3.5以下で、N含有量が5〜25原子%の樹脂からなる塗布型絶縁膜であることを特徴とする請求項1〜請求項5いずれかの半導体装置。   6. The semiconductor according to claim 1, wherein the interlayer insulating layer is a coating type insulating film made of a resin having a relative dielectric constant of 3.5 or less and an N content of 5 to 25 atomic%. apparatus. 層間絶縁層は、ポリベンゾオキサゾールを用いて構成された絶縁膜であることを特徴とする請求項1〜請求項6いずれかの半導体装置。   The semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, wherein the interlayer insulating layer is an insulating film formed using polybenzoxazole. 層間絶縁層は、ポリシラザンを用いて構成された絶縁膜であることを特徴とする請求項1〜請求項7いずれかの半導体装置。   8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the interlayer insulating layer is an insulating film formed using polysilazane. 層間絶縁層は、ポリイミドを用いて構成された絶縁膜であることを特徴とする請求項1〜請求項8いずれかの半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the interlayer insulating layer is an insulating film made of polyimide. 配線間絶縁層は、その比誘電率が2.5以下のものであることを特徴とする請求項1〜請求項9いずれかの半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 1, wherein the inter-wiring insulating layer has a relative dielectric constant of 2.5 or less.
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JP2008159796A (en) * 2006-12-22 2008-07-10 Rohm Co Ltd Semiconductor device
JP2013128145A (en) * 2013-03-11 2013-06-27 Rohm Co Ltd Semiconductor device

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