JP2007129069A - Semiconductor device and method of manufacturing same - Google Patents

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義孝 山田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce interwiring capacitance and improve reliability in a wiring structure in which a silicon nitride liner film is provided on an upper face of a buried wiring. <P>SOLUTION: Trenches 11 are formed in a first interlayer dielectric 10 on a semiconductor substrate, and then, a first wiring 12 is formed in each of the trenches 11. After that, the upper parts of the first wiring 12 are removed so that each upper face of the first wiring 12 is lower than the upper face of the first interlayer dielectric 10. The silicon nitride liner film 13 is formed on the first interlayer dielectric 10 and the first wiring 12. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、銅を主成分とする埋込配線を有する半導体装置に有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a technique effective for a semiconductor device having an embedded wiring mainly composed of copper.

半導体装置の埋込配線は、層間絶縁膜に形成された配線トレンチや接続ビアに配線材料を埋め込む、いわゆるダマシン法によって形成される。埋込配線の材料としては銅が一般的になっているが、銅は酸化シリコンなどの層間絶縁膜中に拡散し易く、層間絶縁膜に電圧が加わった際に拡散した銅が高速でドリフトし、経時的絶縁膜破壊(TDDB:Time Dependence on Dielectric Breakdown)が発生しやすくなるという問題が生じる。   The embedded wiring of the semiconductor device is formed by a so-called damascene method in which a wiring material is embedded in a wiring trench or a connection via formed in an interlayer insulating film. Copper is commonly used as the material for the embedded wiring, but copper is likely to diffuse into the interlayer insulating film such as silicon oxide, and the diffused copper drifts at a high speed when voltage is applied to the interlayer insulating film. As a result, there arises a problem that the time-dependent dielectric breakdown (TDDB) is likely to occur.

そのため、銅を主成分とする埋込配線を形成する際には、その表面(側面および底面)に薄いバリアメタルを設けることによって、埋込配線の銅が層間絶縁膜に拡散するのを抑制することが従来から行われている。さらに、埋込配線が形成された層間絶縁膜の上に窒化シリコン膜(SiN)からなるライナー膜を形成し、それによって層間絶縁膜および埋込配線の上面を覆うことで、埋込配線中の銅がその上層の層間絶縁膜中に拡散するのを抑制することも行われている(例えば特許文献1)。   Therefore, when forming an embedded wiring mainly composed of copper, a thin barrier metal is provided on the surface (side surface and bottom surface) to suppress diffusion of copper in the embedded wiring into the interlayer insulating film. This has been done conventionally. Further, a liner film made of a silicon nitride film (SiN) is formed on the interlayer insulating film in which the embedded wiring is formed, thereby covering the upper surface of the interlayer insulating film and the embedded wiring, thereby It is also practiced to prevent copper from diffusing into the upper interlayer insulating film (for example, Patent Document 1).

特開2003−188254号公報JP 2003-188254 A

しかし、埋込配線が形成された層間絶縁膜の上面をライナー膜で覆った場合、その上層の層間絶縁膜への銅の拡散は防止できるが、銅の拡散がライナー膜に沿って横方向へ広がる。特に、高集積化のために配線の間隔が短くなった場合に、横方向へ拡散した銅の影響によりTDDBが発生しやすくなる。   However, if the upper surface of the interlayer insulating film on which the buried wiring is formed is covered with a liner film, copper diffusion to the upper interlayer insulating film can be prevented, but the copper diffusion is laterally performed along the liner film. spread. In particular, when the wiring interval is shortened for high integration, TDDB is likely to occur due to the influence of copper diffused in the lateral direction.

また近年では、層間絶縁膜として酸化シリコンよりも誘電率の低い低誘電率絶縁膜(low-k膜)を使用するなどして、配線間容量を低減させる傾向にある。しかし、上記のライナー膜に使用される窒化シリコンは誘電率が比較的高いため、ライナー膜を設けた結果、配線間容量が大きくなってしまうという問題が生じる。配線間容量が大きくなると、それに起因して信号遅延が生じ、半導体装置の高速動作化の妨げとなる。   In recent years, the inter-wiring capacitance tends to be reduced by using a low dielectric constant insulating film (low-k film) having a dielectric constant lower than that of silicon oxide as an interlayer insulating film. However, since the silicon nitride used for the liner film has a relatively high dielectric constant, the provision of the liner film causes a problem that the inter-wiring capacitance increases. When the inter-wiring capacitance increases, a signal delay is caused thereby, which hinders high-speed operation of the semiconductor device.

TDDBの防止および配線間容量を低減するために、ライナー膜として窒化シリコン以外の材料を選択することも考えられるが、窒化シリコン膜は、配線間を接続するためのビアホール形成の際のエッチングストッパとしても機能するため、それ以外の選択は実際には困難であるのが現状である。   In order to prevent TDDB and reduce the capacitance between wirings, it is conceivable to select a material other than silicon nitride as the liner film, but the silicon nitride film is used as an etching stopper when forming a via hole for connecting wirings. However, it is difficult to make other choices in practice.

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、埋込配線の上面に窒化シリコンのライナー膜を設けた配線構造において、配線間容量の低減および信頼性の向上が可能な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In a wiring structure in which a silicon nitride liner film is provided on the upper surface of an embedded wiring, the inter-wiring capacitance can be reduced and the reliability can be improved. An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

本発明の第1の局面としての半導体装置は、半導体基板上の層間絶縁膜に形成されたトレンチと、前記トレンチ内に形成され、上面が前記層間絶縁膜の上面よりも低い配線と、前記層間絶縁膜および前記配線上に形成された窒化シリコンのライナー膜とを備えるものである。   A semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes a trench formed in an interlayer insulating film on a semiconductor substrate, a wiring formed in the trench and having an upper surface lower than the upper surface of the interlayer insulating film, and the interlayer An insulating film and a silicon nitride liner film formed on the wiring are provided.

本発明の第2の局面としての半導体装置は、半導体基板上の層間絶縁膜に形成されたトレンチと、前記トレンチ内に形成された配線と、前記配線上に形成され、当該配線と共に前記トレンチ内に形成された窒化シリコンのライナー膜とを備えるものである。   A semiconductor device according to a second aspect of the present invention includes a trench formed in an interlayer insulating film on a semiconductor substrate, a wiring formed in the trench, a wiring formed on the wiring, and the wiring together with the wiring. And a silicon nitride liner film formed thereon.

本発明の第3の局面としての半導体装置の製造方法は、(a)半導体基板上の層間絶縁膜にトレンチを形成する工程と、(b)前記トレンチ内に配線を形成する工程と、(c)前記配線の上面が前記層間絶縁膜の上面よりも低くなるように、前記配線の上部を除去する工程と、(d)前記層間絶縁膜および前記配線上に、窒化シリコンのライナー膜を形成する工程とを備えるものである。   A method for manufacturing a semiconductor device according to a third aspect of the present invention includes: (a) a step of forming a trench in an interlayer insulating film on a semiconductor substrate; (b) a step of forming a wiring in the trench; ) Removing the upper portion of the wiring so that the upper surface of the wiring is lower than the upper surface of the interlayer insulating film; and (d) forming a silicon nitride liner film on the interlayer insulating film and the wiring. A process.

本発明の第1の局面および第3の局面によれば、配線の上面が層間絶縁膜の上面よりも低く形成されるため、その上に形成されるライナー膜は平面的にならず段差が生じる。そのため、隣接する配線間の実質的な距離(ライナー膜に沿った距離)を長くすることができる。よって、配線からライナー膜に沿った横方向へ銅が拡散することによるTDDBの発生を抑制でき、半導体装置の信頼性の向上に寄与できる。また配線間容量を低減できるため、半導体装置の高速動作化に寄与できる。   According to the first and third aspects of the present invention, since the upper surface of the wiring is formed lower than the upper surface of the interlayer insulating film, the liner film formed thereon is not flat but has a step. . Therefore, the substantial distance (distance along the liner film) between adjacent wirings can be increased. Therefore, generation of TDDB due to copper diffusing from the wiring in the lateral direction along the liner film can be suppressed, and the reliability of the semiconductor device can be improved. In addition, since the capacitance between wirings can be reduced, it is possible to contribute to high-speed operation of the semiconductor device.

本実施の形態の第2の局面によれば、ライナー膜は配線上面のみに配設され、層間絶縁膜の上面上には残存しないため、配線間にライナー膜と層間絶縁膜との界面が形成されず、配線から横方向へ銅が拡散することを抑制でき、TDDBの発生を抑えることができる。また、隣接する配線間の容量がライナー膜の影響で増大することを防止でき、半導体装置の動作の高速化に寄与できる。   According to the second aspect of the present embodiment, since the liner film is disposed only on the upper surface of the wiring and does not remain on the upper surface of the interlayer insulating film, an interface between the liner film and the interlayer insulating film is formed between the wirings. Thus, copper can be prevented from diffusing laterally from the wiring, and the occurrence of TDDB can be suppressed. Further, it is possible to prevent the capacitance between adjacent wirings from increasing due to the influence of the liner film, and it is possible to contribute to speeding up the operation of the semiconductor device.

<実施の形態1>
図1は本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を示す図である。以下、同図を参照し、本実施の形態に係る半導体装置の構造およびその製造方法について説明する。
<Embodiment 1>
FIG. 1 shows a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The structure of the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described below with reference to FIG.

まず、半導体基板(不図示)上に形成された例えば酸化シリコンの第1層間絶縁膜10を選択的にエッチングして、トレンチ11を形成する(図1(a))。必要に応じてバリアメタル(不図示)を堆積した後、配線材としての銅を堆積し、CMP(Chemical Mechanical Polishing)により第1層間絶縁膜10上の余剰な銅を除去することで、トレンチ11内に第1配線12を形成する(図1(b))。   First, a first interlayer insulating film 10 made of, for example, silicon oxide formed on a semiconductor substrate (not shown) is selectively etched to form a trench 11 (FIG. 1A). After depositing a barrier metal (not shown) as necessary, copper as a wiring material is deposited, and excess copper on the first interlayer insulating film 10 is removed by CMP (Chemical Mechanical Polishing) to thereby form the trench 11. A first wiring 12 is formed inside (FIG. 1B).

そして、例えば硫酸過水(硫酸と過酸化水素水の混合液)を用いたウェットエッチングにより、第1配線12の上面部分を選択的に除去し、トレンチ11内の第1配線12の厚さが、当該トレンチ11の深さよりも小さくなるようにする。即ち、第1配線12の上面が第1層間絶縁膜10の上面よりも低くなるようにする(図1(c))。その後、スパッタ法により窒化シリコン膜を全面に堆積させることで、第1層間絶縁膜10および第1配線12上にライナー膜13を形成する(図1(d))。なお、図1(d)においては、第1層間絶縁膜10は角が取れた形状となっているが、これはスパッタ法に伴うスパッタエッチによるものである。   Then, for example, the upper surface portion of the first wiring 12 is selectively removed by wet etching using sulfuric acid / hydrogen peroxide (mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution), and the thickness of the first wiring 12 in the trench 11 is increased. The depth is made smaller than the depth of the trench 11. That is, the upper surface of the first wiring 12 is made lower than the upper surface of the first interlayer insulating film 10 (FIG. 1C). Thereafter, a liner film 13 is formed on the first interlayer insulating film 10 and the first wiring 12 by depositing a silicon nitride film over the entire surface by sputtering (FIG. 1D). In FIG. 1D, the first interlayer insulating film 10 has a rounded shape, which is due to sputter etching associated with the sputtering method.

ライナー膜13の形成後、その上に酸化シリコンの第2絶縁膜20を形成し、当該第2絶縁膜20を選択的にエッチングしてビアホール21および配線用のトレンチ22を形成する(図1(e))。このときライナー膜13はエッチングストッパとして機能する。ビアホール21内のライナー膜13を除去した後、バリアメタル(不図示)および配線材としての銅を堆積してビアホール21およびトレンチ22を埋める。そしてCMPにより第2絶縁膜20上の余剰な銅を除去することにより、ビア23および第2配線24が形成される(図1(f))。   After the liner film 13 is formed, a second insulating film 20 of silicon oxide is formed thereon, and the second insulating film 20 is selectively etched to form a via hole 21 and a wiring trench 22 (FIG. 1 ( e)). At this time, the liner film 13 functions as an etching stopper. After the liner film 13 in the via hole 21 is removed, a barrier metal (not shown) and copper as a wiring material are deposited to fill the via hole 21 and the trench 22. Then, excess copper on the second insulating film 20 is removed by CMP, thereby forming the via 23 and the second wiring 24 (FIG. 1F).

本実施の形態によれば、第1配線12の上面が第1層間絶縁膜10の上面よりも低く形成されるため、その上に形成されるライナー膜13は平面的にならず段差が生じる。そのため、隣接する第1配線12間の実質的な距離(ライナー膜13に沿った距離)を長くすることができる。よって、ライナー膜13に沿った横方向への銅の拡散によるTDDBの発生を抑制でき、半導体装置の信頼性の向上に寄与できる。また配線間容量を低減できるため、半導体装置の高速動作化に寄与できる。また、図2のようにビア23の位置がずれた場合においても有効である。   According to the present embodiment, since the upper surface of the first wiring 12 is formed lower than the upper surface of the first interlayer insulating film 10, the liner film 13 formed thereon is not flat but has a step. Therefore, the substantial distance (distance along the liner film 13) between the adjacent first wirings 12 can be increased. Therefore, generation of TDDB due to copper diffusion in the lateral direction along the liner film 13 can be suppressed, which can contribute to the improvement of the reliability of the semiconductor device. In addition, since the capacitance between wirings can be reduced, it is possible to contribute to high-speed operation of the semiconductor device. Further, it is also effective when the position of the via 23 is shifted as shown in FIG.

<実施の形態2>
図3は本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を示す図である。同図において、図1に示したものと同様の要素には同一符号を付してある。以下、図3を参照し、本実施の形態に係る半導体装置の構造およびその製造方法について説明する。
<Embodiment 2>
FIG. 3 shows a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG. The structure of the semiconductor device according to the present embodiment and the method for manufacturing the semiconductor device will be described below with reference to FIG.

まず、実施の形態1と同様に、第1層間絶縁膜10に形成したトレンチ11内に第1配線12を形成し、その後、第1配線12の上面部分を選択的に除去して、第1配線12の上面が第1層間絶縁膜10の上面よりも低くなるようにする(図3(a))。そして、第1層間絶縁膜10および第1配線12上にライナー膜13を形成する(図3(b))。   First, as in the first embodiment, the first wiring 12 is formed in the trench 11 formed in the first interlayer insulating film 10, and then the upper surface portion of the first wiring 12 is selectively removed to obtain the first The upper surface of the wiring 12 is made lower than the upper surface of the first interlayer insulating film 10 (FIG. 3A). Then, a liner film 13 is formed on the first interlayer insulating film 10 and the first wiring 12 (FIG. 3B).

本実施の形態では、ライナー膜13の形成後、CMPにより第1層間絶縁膜10上のライナー膜13を除去して、ライナー膜13が第1配線12の上面のみに残存するようにする(図3(b))。結果として図3(b)のように、ライナー膜13が、第1配線12と共にトレンチ11内に埋め込まれた構造となる。   In the present embodiment, after the liner film 13 is formed, the liner film 13 on the first interlayer insulating film 10 is removed by CMP so that the liner film 13 remains only on the upper surface of the first wiring 12 (FIG. 3 (b)). As a result, as shown in FIG. 3B, the liner film 13 is embedded in the trench 11 together with the first wiring 12.

その後は実施の形態1で図1(e),(f)を用いて説明した工程と同様に、全面に酸化シリコンの第2絶縁膜20を形成し、その内部にビア23および第2配線24を埋め込み形成する(図3(d))。   Thereafter, in the same manner as the process described in the first embodiment with reference to FIGS. 1E and 1F, the second insulating film 20 of silicon oxide is formed on the entire surface, and the via 23 and the second wiring 24 are formed therein. Is embedded (FIG. 3D).

本実施の形態によれば、ライナー膜13は第1配線12上面のみに配設され、第1層間絶縁膜10の上面上には残存しないため、第1配線12間にライナー膜13と第1層間絶縁膜10との界面が形成されず、横方向への銅の拡散を抑制できTDDBの発生を抑えることができる。また、隣接する第1配線12間の容量を低減でき、半導体装置の動作の高速化に寄与できる。   According to the present embodiment, the liner film 13 is disposed only on the upper surface of the first wiring 12 and does not remain on the upper surface of the first interlayer insulating film 10. An interface with the interlayer insulating film 10 is not formed, copper diffusion in the lateral direction can be suppressed, and generation of TDDB can be suppressed. Further, the capacitance between the adjacent first wirings 12 can be reduced, which can contribute to the speeding up of the operation of the semiconductor device.

<実施の形態3>
図4は本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を示す図である。同図において、図1に示したものと同様の要素には同一符号を付してある。以下、図4を参照し、本実施の形態に係る半導体装置の構造およびその製造方法について説明する。
<Embodiment 3>
FIG. 4 shows a method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG. Hereinafter, the structure of the semiconductor device according to the present embodiment and the method for manufacturing the same will be described with reference to FIG.

まず、実施の形態1と同様に、第1層間絶縁膜10に形成したトレンチ11内に第1配線12を形成し、その後、第1配線12の上面部分を選択的に除去して、第1配線12の上面が第1層間絶縁膜10の上面よりも低くなるようにする(図4(a))。   First, as in the first embodiment, the first wiring 12 is formed in the trench 11 formed in the first interlayer insulating film 10, and then the upper surface portion of the first wiring 12 is selectively removed to obtain the first The upper surface of the wiring 12 is made lower than the upper surface of the first interlayer insulating film 10 (FIG. 4A).

ここで本実施の形態では、第1層間絶縁膜10の上面をエッチングする。第1層間絶縁膜10はエッジ部分から高いレートでエッチングされるため、上面に丸みを持った形状となる(図4(b))。あるいはこのエッチング工程に代えて、第1配線12を形成する際のCMPにおいて、銅の研磨レートを高くしてオーバーポリッシングを行ってもよい。その場合も、第1配線12の上面が第1層間絶縁膜10の上面よりも低くなり、且つ、第1層間絶縁膜10の上面が丸みを持つ図4(b)と同様の形状が得られる。   Here, in the present embodiment, the upper surface of the first interlayer insulating film 10 is etched. Since the first interlayer insulating film 10 is etched from the edge portion at a high rate, the top surface has a rounded shape (FIG. 4B). Alternatively, instead of this etching step, overpolishing may be performed by increasing the copper polishing rate in the CMP for forming the first wiring 12. Also in this case, the same shape as in FIG. 4B is obtained in which the upper surface of the first wiring 12 is lower than the upper surface of the first interlayer insulating film 10 and the upper surface of the first interlayer insulating film 10 is rounded. .

その後、第1層間絶縁膜10および第1配線12上にライナー膜13を形成する(図4(c))。そして、CMPにより第1層間絶縁膜10上のライナー膜13を除去する。第1層間絶縁膜10の上面が丸みを持っているため、第1配線12は第1層間絶縁膜10の高い部分(即ち中央部分)から研磨され、ライナー膜13はその部分で分断される(図4(d))。   Thereafter, a liner film 13 is formed on the first interlayer insulating film 10 and the first wiring 12 (FIG. 4C). Then, the liner film 13 on the first interlayer insulating film 10 is removed by CMP. Since the upper surface of the first interlayer insulating film 10 is rounded, the first wiring 12 is polished from a high portion (that is, the central portion) of the first interlayer insulating film 10 and the liner film 13 is divided at that portion ( FIG. 4 (d)).

その後は実施の形態1で図1(e),(f)を用いて説明した工程と同様に、全面に酸化シリコンの第2絶縁膜20を形成し、その内部にビア23および第2配線24を埋め込み形成する(図4(e))。   Thereafter, in the same manner as the process described in the first embodiment with reference to FIGS. 1E and 1F, the second insulating film 20 of silicon oxide is formed on the entire surface, and the via 23 and the second wiring 24 are formed therein. Is embedded (FIG. 4E).

上記の実施の形態2のように、第1層間絶縁膜10の上面が平坦な場合、ライナー膜13の膜厚にばらつきがあると、第1層間絶縁膜10上でライナー膜13が分断されずに薄く残存する部分ができ、そうなると本発明の効果が充分に得られなくなる。本実施の形態では、実施の形態2に比較して、ライナー膜13を第1層間絶縁膜10上で確実に分断することができ、半導体装置のさらなる信頼性向上を図ることができる。   As in the second embodiment, when the upper surface of the first interlayer insulating film 10 is flat, the liner film 13 is not divided on the first interlayer insulating film 10 if the thickness of the liner film 13 varies. A thin remaining portion is formed, and the effect of the present invention cannot be sufficiently obtained. In the present embodiment, the liner film 13 can be surely divided on the first interlayer insulating film 10 as compared with the second embodiment, and the reliability of the semiconductor device can be further improved.

なお本実施の形態においては、分断されたライナー膜13の間隔、即ち図4(d)の工程における第1層間絶縁膜10上面の露出幅W1が広いほど、銅の横方向の拡散を抑制できると共に、第1配線12間の容量を低減することができる。当該幅W1は、第1配線12の間隔W2の1/2以上であることが望ましい。   In the present embodiment, the larger the distance between the separated liner films 13, that is, the exposed width W1 of the upper surface of the first interlayer insulating film 10 in the step of FIG. At the same time, the capacitance between the first wirings 12 can be reduced. The width W1 is desirably equal to or greater than ½ of the interval W2 between the first wirings 12.

<実施の形態4>
図5は本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を示す図である。同図において、図1に示したものと同様の要素には同一符号を付してある。以下、図5を参照し、本実施の形態に係る半導体装置の構造およびその製造方法について説明する。
<Embodiment 4>
FIG. 5 shows a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG. Hereinafter, the structure of the semiconductor device according to the present embodiment and the method for manufacturing the same will be described with reference to FIG.

まず、実施の形態1と同様に、第1層間絶縁膜10に形成したトレンチ11内に第1配線12を形成し、その後、第1配線12の上面部分を選択的に除去して、第1配線12の上面が第1層間絶縁膜10の上面よりも低くなるようにする(図5(a))。   First, as in the first embodiment, the first wiring 12 is formed in the trench 11 formed in the first interlayer insulating film 10, and then the upper surface portion of the first wiring 12 is selectively removed to obtain the first The upper surface of the wiring 12 is made lower than the upper surface of the first interlayer insulating film 10 (FIG. 5A).

ここで本実施の形態では、第1層間絶縁膜10および第1配線12上に酸化シリコン膜15を形成し、続いて第1配線12間の第1層間絶縁膜10上の所定の位置にレジストパターン16を形成する(図5(b))。そしてレジストパターン16をマスクにするエッチングにより、酸化シリコン膜15を選択的に除去することで、第1配線12間の第1層間絶縁膜10上に酸化シリコン膜15のパターン15a(以下「酸化膜パターン15a」と称す)を形成する(図5(c))。   Here, in the present embodiment, a silicon oxide film 15 is formed on the first interlayer insulating film 10 and the first wiring 12, and then a resist is formed at a predetermined position on the first interlayer insulating film 10 between the first wirings 12. A pattern 16 is formed (FIG. 5B). Then, by selectively removing the silicon oxide film 15 by etching using the resist pattern 16 as a mask, a pattern 15 a (hereinafter referred to as “oxide film”) of the silicon oxide film 15 is formed on the first interlayer insulating film 10 between the first wirings 12. Pattern 15a ") (FIG. 5C).

その後、第1層間絶縁膜10および第1配線12上にライナー膜13を形成する(図5(d))。そして、酸化膜パターン15aの上面が露出するように、CMPによりライナー膜13を除去する。その結果、ライナー膜13は酸化膜パターン15aの形成領域で分断されることとなる(図5(e))。言い換えれば、酸化シリコン膜15が配設された領域が、ライナー膜13が分断された領域になる。   Thereafter, a liner film 13 is formed on the first interlayer insulating film 10 and the first wiring 12 (FIG. 5D). Then, the liner film 13 is removed by CMP so that the upper surface of the oxide film pattern 15a is exposed. As a result, the liner film 13 is divided at the formation region of the oxide film pattern 15a (FIG. 5E). In other words, the region where the silicon oxide film 15 is disposed becomes a region where the liner film 13 is divided.

その後は実施の形態1で図1(e),(f)を用いて説明した工程と同様に、全面に酸化シリコンの第2絶縁膜20を形成し、その内部にビア23および第2配線24を埋め込み形成する(図5(f))。   Thereafter, in the same manner as the process described in the first embodiment with reference to FIGS. 1E and 1F, the second insulating film 20 of silicon oxide is formed on the entire surface, and the via 23 and the second wiring 24 are formed therein. Is embedded (FIG. 5F).

本実施の形態によれば、ライナー膜13を分断させたい位置に、予め酸化膜パターン15aを形成しておけば、その部分で確実にライナー膜13を分断することができ、半導体装置のさらなる信頼性向上を図ることができる。また、実施の形態2,3と比較して、酸化膜パターン15aの膜厚の分だけ、ライナー膜13のCMP量のマージンを大きくなるという効果が得られる。   According to the present embodiment, if the oxide film pattern 15a is formed in advance at a position where the liner film 13 is desired to be divided, the liner film 13 can be reliably divided at that portion, and further reliability of the semiconductor device can be obtained. It is possible to improve the performance. Further, as compared with the second and third embodiments, the margin of the CMP amount of the liner film 13 is increased by the thickness of the oxide film pattern 15a.

本実施の形態においても、分断された第1配線12の間隔、即ち酸化膜パターン15aの幅W3(図5(e)参照)が広いほど、銅の横方向の拡散を抑制できる。当該幅W3は、第1配線12の間隔W4の1/2以上であることが望ましい。   Also in this embodiment, the wider the distance between the divided first wirings 12, that is, the width W3 of the oxide film pattern 15a (see FIG. 5E), the more the copper can be diffused in the lateral direction. The width W3 is desirably equal to or greater than ½ of the interval W4 between the first wirings 12.

また本実施の形態では、パターン15aの材料を酸化シリコン膜としたが、それに限られるものではない。例えばlow-k膜など、ライナー膜13(窒化シリコン)よりも誘電率の低い絶縁材料を用いてパターン15aを形成すれば、第1配線12間の容量を低減することができる。また、パターン15aをポリシリコン膜を用いて形成してもよい。ポリシリコンは導体であるため配線慣用量の低減の作用は得られないが、銅の横方向の拡散を防止することは可能である。また形成が比較的容易であるという利点もある。   In the present embodiment, the material of the pattern 15a is a silicon oxide film, but is not limited thereto. For example, if the pattern 15a is formed using an insulating material having a dielectric constant lower than that of the liner film 13 (silicon nitride) such as a low-k film, the capacitance between the first wirings 12 can be reduced. The pattern 15a may be formed using a polysilicon film. Since polysilicon is a conductor, the effect of reducing the wiring inertia cannot be obtained, but it is possible to prevent lateral diffusion of copper. There is also an advantage that formation is relatively easy.

実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を示す図である。8 is a diagram showing a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1の効果を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an effect of the first embodiment. 実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment. 実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment. 実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 第1層間絶縁膜、11 トレンチ、12 第1配線、13 ライナー膜、15 酸化シリコン膜、15a 酸化膜パターン、16 レジストパターン、20 第2絶縁膜、21 ビアホール、22 トレンチ、23 ビア、24 第2配線。
10 first interlayer insulating film, 11 trench, 12 first wiring, 13 liner film, 15 silicon oxide film, 15a oxide film pattern, 16 resist pattern, 20 second insulating film, 21 via hole, 22 trench, 23 via, 24 first 2 wiring.

Claims (13)

半導体基板上の層間絶縁膜に形成されたトレンチと、
前記トレンチ内に形成され、上面が前記層間絶縁膜の上面よりも低い配線と、
前記層間絶縁膜および前記配線上に形成された窒化シリコンのライナー膜とを備える
ことを特徴とする半導体装置。
A trench formed in an interlayer insulating film on a semiconductor substrate;
A wiring formed in the trench and having an upper surface lower than the upper surface of the interlayer insulating film;
A semiconductor device comprising: the interlayer insulating film; and a silicon nitride liner film formed on the wiring.
請求項1記載の半導体装置であって、
前記配線を複数備え、
前記ライナー膜が、前記配線間の前記層間絶縁膜上で分断されている
ことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A plurality of the wirings;
The semiconductor device, wherein the liner film is divided on the interlayer insulating film between the wirings.
請求項2記載の半導体装置であって、
前記配線間の前記層間絶縁膜の上面が丸みを帯びている
ことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
A semiconductor device, wherein an upper surface of the interlayer insulating film between the wirings is rounded.
請求項2記載の半導体装置であって、
前記層間絶縁膜が分断された領域に選択的に形成された所定の膜をさらに備える
ことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
A semiconductor device, further comprising a predetermined film selectively formed in a region where the interlayer insulating film is divided.
請求項4記載の半導体装置であって、
前記所定の膜は、前記ライナー膜よりも誘電率が低い絶縁膜である
ことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 4,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the predetermined film is an insulating film having a dielectric constant lower than that of the liner film.
請求項4記載の半導体装置であって、
前記所定の膜は、ポリシリコン膜である
ことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 4,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the predetermined film is a polysilicon film.
半導体基板上の層間絶縁膜に形成されたトレンチと、
前記トレンチ内に形成された配線と、
前記配線上に形成され、当該配線と共に前記トレンチ内に形成された窒化シリコンのライナー膜とを備える
ことを特徴とする半導体装置。
A trench formed in an interlayer insulating film on a semiconductor substrate;
Wiring formed in the trench;
A semiconductor device comprising: a silicon nitride liner film formed on the wiring and formed in the trench together with the wiring.
(a)半導体基板上の層間絶縁膜にトレンチを形成する工程と、
(b)前記トレンチ内に配線を形成する工程と、
(c)前記配線の上面が前記層間絶縁膜の上面よりも低くなるように、前記配線の上部を除去する工程と、
(d)前記層間絶縁膜および前記配線上に、窒化シリコンのライナー膜を形成する工程とを備える
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) forming a trench in an interlayer insulating film on a semiconductor substrate;
(B) forming a wiring in the trench;
(C) removing the upper portion of the wiring so that the upper surface of the wiring is lower than the upper surface of the interlayer insulating film;
(D) forming a silicon nitride liner film on the interlayer insulating film and the wiring, and a method for manufacturing a semiconductor device.
請求項8記載の半導体装置の製造方法であって、
(e)前記層間絶縁膜上の前記ライナー膜を除去する工程をさらに備える
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, comprising:
(E) A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising the step of removing the liner film on the interlayer insulating film.
請求項9記載の半導体装置の製造方法であって、
(f)前記工程(d)よりも前に行われ、前記層間絶縁膜の上面をエッチングあるいは研磨することによって、当該上面に丸みを持たせる工程をさらに備える
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, comprising:
(F) A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of rounding the upper surface of the interlayer insulating film by etching or polishing, which is performed before the step (d). .
請求項8記載の半導体装置の製造方法であって、
(g)前記工程(d)よりも前に行われ、前記層間絶縁膜上の所定の位置に選択的に所定の膜を形成する工程と、
(h)前記工程(d)よりも後に行われ、前記所定の膜上の前記ライナー膜を除去する工程とをさらに備える
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, comprising:
(G) a step that is performed before the step (d) and selectively forms a predetermined film at a predetermined position on the interlayer insulating film;
(H) A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of removing the liner film on the predetermined film, which is performed after the step (d).
請求項11記載の半導体装置の製造方法であって、
前記所定の膜は、前記ライナー膜よりも誘電率が低い絶縁膜である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, comprising:
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the predetermined film is an insulating film having a dielectric constant lower than that of the liner film.
請求項11記載の半導体装置の製造方法であって、
前記所定の膜は、前記ポリシリコン膜である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, comprising:
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the predetermined film is the polysilicon film.
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