JP2007227706A - Method of forming buried wiring layer - Google Patents
Method of forming buried wiring layer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007227706A JP2007227706A JP2006047935A JP2006047935A JP2007227706A JP 2007227706 A JP2007227706 A JP 2007227706A JP 2006047935 A JP2006047935 A JP 2006047935A JP 2006047935 A JP2006047935 A JP 2006047935A JP 2007227706 A JP2007227706 A JP 2007227706A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring
- gas
- cleaning
- copper
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は埋込配線の形成方法に関するものであり、特に、ダマシン構造を有する半導体装置の銅配線研磨後の残渣やメタル異物をダメージなく除去するとともに、絶縁耐圧特性、配線間耐リーク性、TDBD耐圧性等を向上するための構成に特徴のある埋込配線の形成方法に関するものである。 The present invention relates to a method for forming an embedded wiring, and in particular, removes residues and metal foreign matters after copper wiring polishing of a semiconductor device having a damascene structure without damage, as well as withstand voltage characteristics, inter-wire leakage resistance, and TDBD. The present invention relates to a method for forming an embedded wiring characteristic in a structure for improving the pressure resistance and the like.
従来、半導体装置の電極材料、配線材料としては、アルミニウムが広く実用されてきたが、近年の半導体装置の微細化や処理の高速化の要求に伴い、電極や配線の形成をアルミニウムで対応することは困難になってきている。 Conventionally, aluminum has been widely used as an electrode material and wiring material for semiconductor devices. However, in response to recent demands for miniaturization of semiconductor devices and higher processing speeds, the formation of electrodes and wiring should be handled with aluminum. Is getting harder.
そのため、アルミニウムの次世代材料として、エレクトロマイグレーションに強く、比抵抗がアルミニウムより小さな銅を利用する試みが進められている。 Therefore, an attempt is being made to use copper, which is resistant to electromigration and has a specific resistance smaller than that of aluminum, as a next-generation material for aluminum.
電極材料や配線材料として銅を用いる場合、銅が選択エッチングの困難な材料であることから、電極や配線はダマシン法により埋込電極或いは埋込配線として形成されることになるが、この場合は、形成される電極や配線のアスペクト比を高くすることによって、半導体装置の微細化、高速化を実現することが可能になる。 When copper is used as the electrode material or wiring material, copper is a material that is difficult to selectively etch, so the electrodes and wiring are formed as embedded electrodes or embedded wiring by the damascene method. By increasing the aspect ratio of the electrodes and wirings to be formed, it becomes possible to realize miniaturization and higher speed of the semiconductor device.
このような電極材料や配線材料として用いられる銅は、酸化されやすい性質を有しているため、半導体装置の製造過程においては、電極や配線として形成した銅の表面に、酸化銅(CuO)や亜酸化銅(Cu2 O)といった銅酸化物が生成する。 Since copper used as such an electrode material or wiring material has a property of being easily oxidized, copper oxide (CuO) or copper oxide is formed on the surface of copper formed as an electrode or wiring in the manufacturing process of a semiconductor device. Copper oxide such as cuprous oxide (Cu 2 O) is formed.
この銅酸化物は、電気抵抗の上昇など、半導体装置の特性低下を招くため、電極形成後あるいは配線形成後に、生成してしまった銅酸化物を除去するための清浄化処理が必要となる。 Since the copper oxide causes a decrease in characteristics of the semiconductor device such as an increase in electric resistance, a cleaning process is required to remove the generated copper oxide after the electrode formation or the wiring formation.
また、電極材料や配線材料を埋め込んだ後に配線を露出させるためのCMP(化学機械研磨)工程においては、研磨中に発生するCu屑やスラリー成分、さらに研磨後の洗浄液が残留することがあるので、薬液による清浄化処理を行っている。 Further, in the CMP (chemical mechanical polishing) process for exposing the wiring after embedding the electrode material and the wiring material, Cu scraps and slurry components generated during the polishing and the cleaning liquid after polishing may remain. The cleaning process is performed with chemicals.
また、銅は主にめっきにより配線溝孔内に埋め込まれるが、めっきで形成された銅内部には多数のボイドやめっき液起因による不純物、めっき液中の水分による銅酸化物が分散して存在している。 Also, copper is buried in the wiring groove hole mainly by plating, but there are many voids, impurities caused by the plating solution, and copper oxide due to moisture in the plating solution dispersed inside the copper formed by plating. is doing.
このボイドや不純物、ならびに銅酸化物は、電気抵抗の上昇など、半導体装置の特性低下を招くが、さらにストレスマイグレーション特性を低下させる。そのため、電極、或いは配線形成用のめっき埋め込み後に、生成してしまったボイド、不純物、および銅酸化物を除去するための処理が必要となる。 The voids, impurities, and copper oxide cause a decrease in characteristics of the semiconductor device such as an increase in electrical resistance, but further decrease the stress migration characteristics. Therefore, it is necessary to perform a process for removing voids, impurities, and copper oxide that have been generated after the electrode or wiring for plating formation is buried.
そこで、めっきで形成された銅は、通常、アニールが施され、このアニールによる銅粒界の成長が、粒界界面に極在しているボイドや不純物を外部に押し出す作用への駆動力となる(例えば、特許文献1参照)。
その際に用いられるアニール条件は、大気または不活性ガス雰囲気で100〜400℃で、5秒〜1 時間程度行われる。
Therefore, the copper formed by plating is usually annealed, and the growth of the copper grain boundary by this annealing becomes a driving force for pushing out voids and impurities existing at the grain boundary interface to the outside. (For example, refer to Patent Document 1).
The annealing conditions used at this time are 100 to 400 ° C. in the air or an inert gas atmosphere for about 5 seconds to 1 hour.
また、半導体装置の高速化のためには、配線・電極の低抵抗化とともに、寄生容量を低減するためには層間絶縁膜の低誘電率化が必要となり、低誘電率の層間絶縁膜としてポリアエーテル等の低誘電率の有機絶縁材料(例えば、ダウケミカル社登録商標SiLK)やポーラスシリカの採用が試みられている(例えば、特許文献2参照)。
しかし、従来の清浄化処理では、パーティクル除去および薬液による除去が行われ、その後、付着している薬液除去のために純水洗浄が行われるが、この純水洗浄において、薬液が次第に除去されることによって洗浄水が酸性から中性に変化してpH値が高くなるに伴って埋込電極や埋込配線を形成している銅の浸食が起こるという問題点がある。 However, in the conventional cleaning process, particle removal and chemical solution removal are performed, and then pure water cleaning is performed to remove the attached chemical solution. In this pure water cleaning, the chemical solution is gradually removed. As a result, there is a problem that erosion of copper forming the embedded electrode and the embedded wiring occurs as the cleaning water changes from acidic to neutral and the pH value increases.
また、従来のアニール処理には、以下に示すような問題点があった。
従来のアニール処理は、大気中または不活性ガス中で行われるが、アニールにより銅粒界がある程度は成長し、成長にともないめっき中のボイドがめっき層の上部に移動し、上部に移動したボイドはCMP工程において取除かれる。
Further, the conventional annealing treatment has the following problems.
Conventional annealing is performed in the atmosphere or in an inert gas, but the copper grain boundary grows to some extent due to annealing, and the voids in the plating move to the upper part of the plating layer with the growth, and the voids moved to the upper part. Are removed in the CMP process.
しかし、めっき膜内部のボイドが全て上層に移動する訳ではなく、CMP工程で除去しきれない残留ボイドがデバイス駆動時における温度環境により再移動し、配線やビア内がオープンに至るまでになる(ストレスマイグレーション)。また、デバイス動作時電流や待機時リーク電流により、ボイドが移動し配線内オープンの原因となるという問題点がある。 However, not all the voids inside the plating film move to the upper layer, but the residual voids that cannot be removed by the CMP process move again due to the temperature environment at the time of driving the device, leading to the opening of the wiring and vias ( Stress migration). Further, there is a problem that the void moves due to the device operating current and the standby leakage current and causes the wiring to open.
また、めっきで成膜した銅内部にはめっき液起因の不純物が存在し、この不純物は配線腐食の原因となる。さらに、大気中でアニールを行うと銅表面が酸化するが、銅の酸化は深さ方向への進行性があるために、酸化銅がCMP工程で除去しきれず、埋込配線内に残留する可能性が生ずる。
この残留した銅酸化物は配線抵抗上昇の原因となる。
In addition, impurities caused by the plating solution exist inside the copper film formed by plating, and these impurities cause wiring corrosion. In addition, annealing in the atmosphere oxidizes the copper surface, but copper oxidation proceeds in the depth direction, so copper oxide cannot be completely removed in the CMP process and can remain in the embedded wiring. Sex occurs.
This remaining copper oxide causes an increase in wiring resistance.
さらに、ポーラスLow−k材上にキャップ膜が形成される場合、影響は小さいが、直接ポーラスLow−k材を研磨する場合は、ポーラス空孔内にスラリー成分や洗浄液成分が残留する可能性があるため、絶縁性が低下するという課題、問題点がある。 Further, when the cap film is formed on the porous Low-k material, the influence is small. However, when directly polishing the porous Low-k material, there is a possibility that the slurry component or the cleaning liquid component may remain in the porous pores. Therefore, there is a problem and a problem that the insulating property is lowered.
したがって、本発明は、信頼性が高く且つ抵抗上昇が発生しない歩留りの高い埋込多層配線を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a buried multilayer wiring having high reliability and high yield that does not cause an increase in resistance.
図1は本発明の原理的構成図であり、ここで図1を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図における符号1は下層の配線である。
図1参照
上記課題を解決するために、本発明は、埋込配線4の形成方法において、配線溝孔3に埋め込んだ導電体層を研磨して埋込配線4を研磨したのち、気体状態の有機系ガス5により前記埋込配線4の露出部表面の清浄化・熱処理を行う工程を有することを特徴とする。
FIG. 1 is a diagram illustrating the basic configuration of the present invention. Means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG.
In the figure, reference numeral 1 denotes a lower layer wiring.
In order to solve the above-described problem, the present invention provides a method for forming the buried
このように、埋込配線4の形成後に気体状態の有機系ガス5中における清浄化・熱処理を行うことによって、CMP工程後の絶縁膜2表面上に付着する金属屑と薬液残留成分を同時に除去することが可能になるとともに、埋込配線4表面の自己酸化物を除去することができる。
As described above, by performing cleaning and heat treatment in the
即ち、有機系ガス5処理により配線表面に残留した金属屑を除去できるメカニズムとして考えられるのは、当該金属と有機系ガス5が錯体を形成することにより金属がエッチングされながら有機系ガス5とともに気化するためと考えられる。
That is, the possible mechanism for removing metal scraps remaining on the wiring surface by the
なお、研磨後の金属屑は直径1〜0.1μm以下の超微小な大きさであるため、金属屑がエッチングされている間に配線を形成している金属もエッチングされるが、有機系ガス5による金属屑除去に要する時間内では配線抵抗に全く影響のない範囲である。
In addition, since the metal scrap after polishing is an ultra-fine size having a diameter of 1 to 0.1 μm or less, the metal forming the wiring is also etched while the metal scrap is being etched. Within the time required for removing metal debris by the
また、有機系ガス5による清浄化の効果として、表面に残留した薬液成分、主として有機系成分や水からなる薬液成分の除去が挙げられる。
配線表面に残留した薬液成分は所謂ウォーターマークとして残留するが、残留する薬液成分に対し、処理に用いる有機系ガス5の種類を最適することで、ウォーターマークを効果的に除去できる。
なお、液相による処理も考えられるが、基板表面との濡れ性不良によるウォータマークの発生や、未処理部分の発生が問題となる。
Further, as an effect of cleaning with the
Although the chemical component remaining on the wiring surface remains as a so-called watermark, the watermark can be effectively removed by optimizing the type of the
In addition, although the process by a liquid phase is also considered, generation | occurrence | production of the watermark by the wettability defect with a substrate surface and generation | occurrence | production of an unprocessed part will be a problem.
また、気体状態の有機系ガス5中における熱処理によって、埋込配線4中に残留するボイドや不純物を同時に低減することができる。
即ち、有機系ガス5によるアニール時にめっき銅表面が還元され、そのため銅酸化物の表面濃度が薄くなり、めっき内部の銅酸化物が粒界を通して表面に移動する。
この時、導電体層内部のボイドは元来粒界に分布していることから、銅酸化物の移動と共に表面に移動することとなる。
In addition, voids and impurities remaining in the buried
That is, the surface of the plated copper is reduced during the annealing with the
At this time, since the voids in the conductor layer are originally distributed at the grain boundaries, they move to the surface as the copper oxide moves.
一方、導電体層内の不純物も粒界における物質移動にともなって表面に移動し、表面に移動した不純物は有機系ガス5により除去されることになる。
したがって、従来のアニール効果による粒成長に加え、有機系ガス5による処理による粒界内不純物除去により、信頼性の高いデバイスを提供することができる。
On the other hand, the impurities in the conductor layer also move to the surface as the substance moves at the grain boundaries, and the impurities that have moved to the surface are removed by the
Therefore, in addition to the conventional grain growth by the annealing effect, the removal of impurities in the grain boundary by the treatment with the
また、熱処理工程において使用する有機系ガス5としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸或いは酪酸等のカルボン酸を有するガスが望ましく、それによって、絶縁膜2等の他の部材にダメージを与えることがない。
なお、カルボン酸の分子量が大きくなるほど反応がソフトになる。
特に、薬液中の界面活性剤の除去には比較的分子量の大きな有機酸、またはアルコ−ル類が良好である。
Further, as the
The reaction becomes softer as the molecular weight of the carboxylic acid increases.
In particular, organic acids or alcohols having a relatively large molecular weight are good for removing the surfactant in the chemical solution.
一方、金属屑の除去には蟻酸等の低分子量の有機酸が有効であることから、蟻酸処理後に高分子量有機酸、またはアルコール類で処理を行っても良い。
また、これらのガスを同時に流して処理をしても、同等の効果が得られる。
On the other hand, since low molecular weight organic acids such as formic acid are effective for removing metal scraps, treatment with high molecular weight organic acids or alcohols may be performed after formic acid treatment.
Moreover, even if it processes by flowing these gases simultaneously, the same effect is acquired.
或いは、熱処理工程において使用する有機系ガス5としては、メタノール等のアルコール類でも良く、一般的にはカルボン酸を有するガスより反応がソフトであるので、特に、絶縁膜2がSiを構成元素として含む有機系絶縁膜である場合にも、熱処理に伴って絶縁膜2がダメージを受けることがない。
Alternatively, the
上述熱処理は、各種の材料からなる配線に適用されるものであるが、表面の酸化物やその後の腐食が問題となる銅或いはCu−Al,Cu−Si等の銅を含む合金の場合に特に有効となる。 The above heat treatment is applied to wirings made of various materials, but particularly in the case of copper or an alloy containing copper such as Cu-Al, Cu-Si in which surface oxides and subsequent corrosion are problematic. It becomes effective.
本発明では、研磨後の清浄化・熱処理工程を気相処理として行っているので、処理後の洗浄処理が不要になるため、配線の腐食等が発生することなくビアコンタクトのリーク歩留りの高い銅多層配線を得ることができる。 In the present invention, the cleaning / heat treatment process after polishing is performed as a vapor phase process, so that the cleaning process after the process is not required, and therefore, the copper having a high leak rate of the via contact without causing the corrosion of the wiring or the like. A multilayer wiring can be obtained.
また、清浄化・熱処理工程に伴って配線を形成する絶縁膜の誘電率が増大することがないので、設計通りの高速半導体装置を構成することができる。 Further, since the dielectric constant of the insulating film for forming the wiring does not increase with the cleaning / heat treatment process, a high-speed semiconductor device as designed can be configured.
本発明は、下層配線或いはビア上に層間絶縁膜を設け、シングルダマシン法或いはデュアルダマシン法を用いて上層配線或いはビアを形成し、層間絶縁膜にフロロカーボン等を用いたドライエッチングによって埋込用溝或いは埋込用孔を形成したのち、埋込用溝或いは埋込用孔中にCu等の金属を埋め込み、CMP法によって不要部を研磨することによって埋込配線或いはビアを同時に或いは個別の工程で形成した後、気体状態の有機酸等で表面清浄化・熱処理するものである。 In the present invention, an interlayer insulating film is provided on a lower wiring or via, an upper wiring or via is formed using a single damascene method or a dual damascene method, and a trench for filling is formed by dry etching using fluorocarbon or the like for the interlayer insulating film. Alternatively, after forming the embedding hole, a metal such as Cu is embedded in the embedding groove or embedding hole, and the unnecessary portion is polished by the CMP method so that the embedded wiring or via can be formed simultaneously or in individual steps. After the formation, the surface is cleaned and heat-treated with a gaseous organic acid or the like.
清浄化・熱処理に用いる有機系ガスとしては、カルボン酸或いはアルコール類を用いることにより、有機系ガスと金属屑が錯体を形成して気相状態で除去される。
例えば、清浄化剤として用いるカルボン酸は、蟻酸〔HCOOH〕のほか、
酢酸〔CH3 COOH:エタン酸(ethanoic acid )〕
プロピオン酸〔C2 H5 COOH:プロパン酸(propanoic acid)〕 酪酸〔C3 H7 COOH:ブタン酸(butanoic acid )〕
などの比較的沸点の低いものを用いるのが好ましい。
By using carboxylic acid or alcohol as the organic gas used for cleaning and heat treatment, the organic gas and metal scrap form a complex and are removed in a gas phase.
For example, the carboxylic acid used as the cleaning agent is formic acid [HCOOH],
Acetic acid [CH 3 COOH: Ethanoic acid]
Propionic acid [C 2 H 5 COOH: propanoic acid] Butyric acid [C 3 H 7 COOH: butanoic acid]
It is preferable to use one having a relatively low boiling point.
また、有機系ガスとして、カルボン酸を含む成分以外に、メタノール或いはエタノール等のアルコール系成分を気化させて噴出させても清浄化作用が得られる。 In addition to the component containing carboxylic acid as the organic gas, a cleaning action can be obtained even if an alcohol component such as methanol or ethanol is vaporized and ejected.
また、この場合の気相清浄化・熱処理条件としては、処理チャンバ内のカルボン酸の分圧を50Pa〜10000Paの範囲とし、還元温度100℃〜400℃、全圧100Torr〜300Torrで還元時間3分、特に還元温度400℃の場合には、圧力100Torr〜200Torrで還元時間1分の反応条件で処理することにより、電極や配線の表面に凹凸を生じさせることなく、短い還元時間で均一に金属屑や薬液成分を除去することができる。 In this case, the gas-phase cleaning / heat treatment conditions are such that the partial pressure of carboxylic acid in the processing chamber is in the range of 50 Pa to 10,000 Pa, the reduction temperature is 100 ° C. to 400 ° C., the total pressure is 100 Torr to 300 Torr, and the reduction time is 3 minutes. In particular, when the reduction temperature is 400 ° C., by processing under the reaction conditions of a pressure of 100 Torr to 200 Torr for a reduction time of 1 minute, the metal scrap can be uniformly removed in a short reduction time without causing irregularities on the surfaces of the electrodes and wiring. And chemical components can be removed.
この様な清浄化・熱処理によって、CMP工程後の絶縁膜表面上に付着する金属屑と薬液残留成分を同時に除去することが可能になるとともに、埋込配線表面の自己酸化物を除去することができ、さらには、埋込配線中に残留するボイドや不純物を低減することができる。 By such cleaning and heat treatment, it becomes possible to simultaneously remove metal debris and chemical residual components adhering to the surface of the insulating film after the CMP process and to remove the self-oxide on the surface of the embedded wiring. In addition, voids and impurities remaining in the embedded wiring can be reduced.
次に、図2乃至図4を参照して、本発明の実施例1のデュアルダマシン工程を説明するが、まず、図2を参照して本発明の実施に用いる清浄化・熱処理装置を説明する。
図2参照
図2は本発明の実施に用いる清浄化・熱処理装置の概念的構成図である。
この清浄化・熱処理装置は、アッシング装置を兼ねる清浄化・熱処理装置であり、ガス導入口12及び排気口13を備えた処理チャンバー11、処理チャンバー11内に設けられたステージを兼ねる下部電極14、下部電極14と対向するように設けられたリング状上部電極15、リング状上部電極15の中央部に移動可能に嵌め込まれた有機系ガス噴出シャワーヘッド16、有機系材料を貯蔵する貯蔵槽19と有機系ガス噴出シャワーヘッド16との間に接続された有機系ガス供給用配管17、有機系ガス供給用配管17の途中に設けられ有機系材料を加熱して気化して有機系ガスとする気化器18、及び、ステージを兼ねる下部電極14の下部に配置されて被処理基板21を加熱するヒータ20によって構成される。
Next, the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4. First, with reference to FIG. 2, the cleaning / heat treatment apparatus used for implementing the present invention will be described. .
See Figure 2
FIG. 2 is a conceptual configuration diagram of a cleaning / heat treatment apparatus used in the practice of the present invention.
This cleaning / heat treatment apparatus is a cleaning / heat treatment apparatus that also functions as an ashing apparatus, and includes a
清浄化・熱処理工程においては、図に示すように、有機系ガス噴出シャワーヘッド16を下降させてリング状上部電極15の中央部に嵌め込み、この状態で有機系ガス噴出シャワーヘッド16から気化器18によって気化された有機系ガスを噴出して、ヒータ20によって反応生成物が気体状態となる温度以上に加熱した埋込配線形成後の被処理基板21を熱処理して、気体状の反応生成物及び未反応の有機系ガスを排気口13からダウンフローで排出する。
In the cleaning / heat treatment step, as shown in the figure, the organic gas
次に、図3及び図4を参照して、本発明の実施例1のデュアルダマシン工程を説明する。
図3参照
まず、p型シリコン基板31に素子分離絶縁膜32を形成したのち、ゲート絶縁膜33を介してゲート電極34を設け、このゲート電極34をマスクとしてn型不純物を導入することによってn型エクステンション領域35を形成し、次いで、サイドウォール36を形成したのち、再び、n型不純物を導入することによって、n型ソース・ドレイン領域37を形成する。
Next, a dual damascene process according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
See Figure 3
First, after an element
次いで、全面にCoを堆積させたのち、熱処理することによってCoシリサイド電極38,39を形成し、次いで、未反応のCoを除去したのち全面にSiO2 膜40及びBPSG膜41を堆積させたのち、表面平坦化を行いエッチングストッパーとなるSiCN膜42を形成する。
Next, after depositing Co on the entire surface, heat treatment is performed to form
次いで、n型ソース・ドレイン領域37に達するビアホールを形成したのち、TiNからなるバリア膜43を介してWを埋め込み、CMP法によって不要部を除去することによってWプラグ44を形成する。
Next, a via hole reaching the n-type source /
次いで、プラズマCVD法を用いてSiOCからなる第1配線用絶縁膜45を堆積させたのち、Wプラグ44を露出する配線用溝を形成し、次いで、TaNからなるバリア膜46を介してCuを埋め込み、CMP法によって不要部を除去することによって第1Cu埋込配線47を形成する。
Next, after depositing a first
次いで、処理チャンバー11内に被処理基板を装着し、有機系ガス噴出シャワーヘッド16から気化器18によって気化された蟻酸ガス48を蟻酸ガス48の分圧が200Paになるように導入して、ヒータ20によって基板温度を150℃とし、全圧が200Torrの状態で還元時間2分で被処理基板を処理して、第1Cu埋込配線47や第1配線用絶縁膜45の表面に残留したCu屑を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅として、残留薬液成分を蟻酸として排気口13から排気除去する。
また、銅表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、還元反応で生成されたCO2 及び水蒸気(H2 O)とともに排気口13から排気除去する
Next, a substrate to be processed is mounted in the
Further, the copper oxide formed on the copper surface is reduced to metallic copper, and exhausted and removed from the
次いで、プラズマCVD法を用いて厚さが、例えば、50nmのSiCN膜49、厚さが、例えば、150nmのSiO2 からなるビア形成用絶縁膜50、厚さが、例えば、50nmのSiCN膜51、厚さが、例えば、250nmのSiOCからなる第2配線用絶縁膜52、及び、厚さが、例えば、50nmのSiCN膜53を順次堆積させる。
Next, the plasma CVD method is used to form a
図4参照
次いで、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたプラズマエッチングによって、第2配線用絶縁膜52に幅が例えば、0.12μmの配線用溝54を形成したのち、ビア形成用絶縁膜50に第1Cu埋込配線47に達する直径が例えば、0.12μmのビアホール55を形成する。
See Figure 4
Next, after a
次いで、配線用溝54及びビアホール55を形成した被処理基板を上述の処理チャンバー内の下部電極14上に載置・固定したのち、ガス導入口から400sccmのO2 を導入して70Paとした状態で、ヒータ20によって80℃の基板温度に加熱して600Wの電力を印加して酸素プラズマを発生させ、この酸素プラズマ中で60秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
Next, after the substrate to be processed in which the
次いで、再び、配線用溝54及びビアホール55をTaNからなるバリア膜56を介してCuで埋め込み、CMP法によって不要部を除去することによってCuビア57及び第2Cu埋込配線58を形成する。
Next, again, the
次いで、再び、処理チャンバー11内に被処理基板を装着し、有機系ガス噴出シャワーヘッド16から気化器18によって気化された蟻酸ガス59を蟻酸ガス59の分圧が200Paになるように導入して、ヒータ20によって基板温度を150℃とし、全圧が200Torrの状態で処理時間2分で被処理基板を処理して、第2Cu埋込配線58及びSiCN膜53の表面に残留したCu屑を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅として、残留薬液成分を蟻酸として排気口13から排気除去する。
また、銅表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、還元反応で生成されたCO2 及び水蒸気(H2 O)とともに排気口13から排気除去する
Next, the substrate to be processed is mounted again in the
Further, the copper oxide formed on the copper surface is reduced to metallic copper, and exhausted and removed from the
以降は、必要とする多層配線層数に応じてビア形成用絶縁膜及び層間絶縁膜の堆積工程、配線用溝及びビアホールの形成工程、アッシング処理工程、ビア及び埋込配線の形成工程、及び、清浄化・熱処理工程を繰り返すことによって半導体装置が完成する。 Thereafter, according to the required number of multilayer wiring layers, via formation insulating film and interlayer insulation film deposition process, wiring trench and via hole formation process, ashing process, via and embedded wiring formation process, and The semiconductor device is completed by repeating the cleaning / heat treatment process.
この本発明の実施例1において、上述の図示した2層配線構造において20M(2×107 )個のビアチェーンを形成してチェーン間リーク歩留りを確認したところ、ビアチェーンのリーク歩留りは100%であり、十分な歩留りが得られた。 In Example 1 of the present invention, 20M (2 × 10 7 ) via chains were formed in the above-described two-layer wiring structure shown above and the leakage yield between the chains was confirmed. The leakage yield of the via chain was 100%. And a sufficient yield was obtained.
また、この場合のバリア膜53,51,49となるSiCN膜の清浄化・熱処理後の比誘電率を測定したところ、約3.6であり、処理前の約3.8に対して若干減少していた。
Further, when the relative dielectric constant after cleaning and heat treatment of the SiCN film to be the
このように、本発明の実施例1においては、清浄化・熱処理を気化した蟻酸ガスを用いて気相処理として行っているので、反応生成物等は被処理基板の表面に残存することがなく、したがって、純水を用いた洗浄処理が不要になるので、埋込配線或いはビアの腐食に伴うコンタクト不良が発生することがない。
また、清浄化・熱処理に伴う層間絶縁膜の比誘電率の増大も見られないので、寄生容量の増大による信号遅延が発生することがない。
As described above, in Example 1 of the present invention, cleaning and heat treatment are performed as gas phase treatment using vaporized formic acid gas, so that the reaction product does not remain on the surface of the substrate to be processed. Therefore, since a cleaning process using pure water is not required, a contact failure due to corrosion of the embedded wiring or via does not occur.
In addition, since the relative dielectric constant of the interlayer insulating film accompanying the cleaning / heat treatment is not increased, signal delay due to the increase in parasitic capacitance does not occur.
また、有機系ガスによる清浄化・熱処理工程時に、めっき銅表面が還元され、そのため銅酸化物の表面濃度が薄くなり、めっき内部の銅酸化物が粒界を通して表面に移動する。
この時、導電体層内部のボイドは元来粒界に分布していることから、銅酸化物の移動と共に表面に移動して表面から放出される。
In addition, the surface of the plated copper is reduced during the cleaning and heat treatment process using the organic gas, so that the surface concentration of the copper oxide is reduced, and the copper oxide inside the plating moves to the surface through the grain boundary.
At this time, since the voids in the conductor layer are originally distributed at the grain boundaries, they move to the surface along with the movement of the copper oxide and are released from the surface.
さらに、導電体層内の不純物も粒界における物質移動にともなって表面に移動し、表面に移動した不純物は有機系ガスにより除去されることになる。 Furthermore, the impurities in the conductor layer also move to the surface as the substance moves at the grain boundaries, and the impurities that have moved to the surface are removed by the organic gas.
因に、上述のCMP工程の後、蟻酸ガスによる清浄化・熱処理を行わずに二層配線構造を作製したところ、実施例1と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりは90%であり、絶縁特性が欠如していた。 Incidentally, after the above-described CMP process, when a two-layer wiring structure was produced without performing cleaning and heat treatment with formic acid gas, the leakage yield of the via chain having the same structure as in Example 1 was 90%, and the insulation characteristics There was a lack.
次に、本発明の実施例2のデュアルダマシン工程を説明するが、第2配線用絶縁膜52としてポリアエーテル等の低誘電率の有機絶縁材料(例えば、ダウケミカル社登録商標SiLKTM)を用いて塗布形成したものであり、それにともなって、アッシング処理を水素プラズマを用いて行うとともに、清浄化・熱処理をメタノールガスを用いて行ったものであり、基本的な工程及び構造は上記の実施例1と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
Next, a dual damascene process according to the second embodiment of the present invention will be described. As the second
この実施例2においては、処理チャンバー11内に有機系ガス噴出シャワーヘッド16から気化器18によって気化されたメタノールガスを分圧が200Paになるように導入して、ヒータ20によって基板温度を150℃とし、全圧が200Torrの状態で処理時間2分で被処理基板を処理して、第1Cu埋込配線47或いは第2Cu埋込配線58の表面に残留したCu屑を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅として、残留薬液成分を蟻酸と共に排気口13から排気除去するものである。
また、同時に第1Cu埋込配線47の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するものである。
In Example 2, methanol gas vaporized by the
At the same time, the copper oxide formed on the surface of the first Cu embedded
この実施例2におけるリーク歩留りは、上述の実施例1と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりとして100%であり、実施例1と同等の絶縁体性が得られた。 The leak yield in Example 2 was 100% as the leak yield of the via chain having the same structure as that of Example 1 described above, and an insulating property equivalent to that of Example 1 was obtained.
因に、上述のCMP程の後、メタノールガスによる清浄化・熱処理を行わずに、二層配線構造を作製したところ、実施例1と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりは89%であり、絶縁体性が欠如していた。 Incidentally, after the above-described CMP process, a two-layer wiring structure was prepared without performing cleaning / heat treatment with methanol gas. As a result, the leakage yield of the via chain having the same structure as that of Example 1 was 89%. The physical constitution was lacking.
次に、本発明の実施例3のデュアルダマシン工程を説明するが、第2配線用絶縁膜52としてポーラスシリカを用いるとともにその上のSiCN膜を省略したものであり、それにともなって、アッシング処理を酸素プラズマを用いて軽めに行うとともに、清浄化・熱処理を蟻酸ガスより反応がソフトな酢酸ガスとメタノールを用いて行ったものであり、基本的な工程及び構造は上記の実施例1と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
Next, although the dual damascene process of Example 3 of the present invention will be described, porous silica is used as the second
この場合のポーラスシリカは、例えば、触媒化成工業株式会社製のポーラスシリカ原料(NCS)を被処理基板上にスピンコートしたのち、焼成(ベーク)及び硬化(キュア)することによって形成する。 The porous silica in this case is formed, for example, by spin-coating a porous silica raw material (NCS) manufactured by Catalyst Chemical Industry Co., Ltd. on a substrate to be processed, followed by baking (baking) and curing (curing).
処理チャンバー11内に有機系ガス噴出シャワーヘッド16から気化器18によって気化された酢酸ガスとメタノールをそれぞれの分圧が100Paになるように導入して、ヒータ20によって基板温度を200℃とし、全圧が200Torrの状態で処理時間2分で被処理基板を処理して、第1Cu埋込配線47或いは第2Cu埋込配線58の表面に残留したCu屑を酢酸化反応によって形成された酢酸銅として、残留薬液成分を酢酸と共に排気口13から排気除去するものである。
Acetic acid gas and methanol vaporized by the
また、同時に第1Cu埋込配線47或いは第2Cu埋込配線58の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するものである。また、ガス化したメタノールによりNCSの空孔内に入り込んだ薬液成分を同時に除去する。
At the same time, the copper oxide formed on the surface of the first Cu embedded
この実施例3におけるリーク歩留りは、上述の実施例1と同じ構造のビアチェーン
のリーク歩留まりとして100%であり、実施例1と同等の絶縁耐性が得られた。
また、清浄化・熱処理後のポーラスシリカの被誘電率は約2.2であり、処理前の被誘電率の間に殆ど変化は見られなかった。
The leakage yield in Example 3 was 100% as the leakage yield of the via chain having the same structure as that of Example 1 described above, and the insulation resistance equivalent to that of Example 1 was obtained.
Moreover, the dielectric constant of the porous silica after the cleaning and heat treatment was about 2.2, and almost no change was observed between the dielectric constants before the treatment.
因に、上述のCMP工程の後、酢酸ガスによる清浄化・熱処理を行わずに、二層配線構造を作製したところ、実施例1と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりは55%であり、絶縁耐性が大きく欠如していた。 Incidentally, after the above-described CMP process, when a two-layer wiring structure was produced without performing cleaning / heat treatment with acetic acid gas, the leakage yield of the via chain having the same structure as that of Example 1 was 55%, and insulation was performed. Tolerance was largely lacking.
次に、本発明の実施例4のデュアルダマシン工程を説明するが、ビア形成等絶縁膜50として第2配線用絶縁膜52と同じSiOC膜を用いたものであり、それ以外の工程及び構造は上記の実施例1と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
Next, the dual damascene process of Example 4 of the present invention will be described. The same SiOC film as the second
この実施例4におけるリーク歩留りは、上述の実施例1と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりとして100%であり、実施例1と同等の絶縁耐性が得られた。 The leak yield in Example 4 was 100% as the leak yield of the via chain having the same structure as that of Example 1 described above, and the insulation resistance equivalent to that of Example 1 was obtained.
因に、上述のCMP工程の後、蟻酸ガスによる清浄化・熱処理を行わずに、二層配線構造を作製したところ、実施例1と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりは88%であり、絶縁耐性が低下していた。 Incidentally, after the above-described CMP process, a two-layer wiring structure was prepared without performing cleaning and heat treatment with formic acid gas. As a result, the leakage yield of the via chain having the same structure as that of Example 1 was 88%. Resistance was reduced.
次に、図5乃至図7を参照して、本発明の実施例5のシングルダマシン工程を説明するが、デュアルダマシン工程をシングルダマシン工程に置き換えただけで、基本的構造及び処理条件は上記の実施例1と全く同様である。
図5参照
まず、図示を省略するが、図3と全く同様にMOSFET及びn型ソース・ドレイン領域上に設けたCoシリサイド電極に接続するWプラグ44を形成したのち、プラズマCVD法を用いてSiOCからなる第1配線用絶縁膜45を堆積させたのち、Wプラグ44を露出する配線用溝を形成し、次いで、TaNからなるバリア膜46を介してCuを埋め込み、CMP法によって不要部を除去することによって第1Cu埋込配線47を形成する。
Next, a single damascene process according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7. The basic structure and processing conditions are the same as those described above except that the dual damascene process is replaced with a single damascene process. This is exactly the same as Example 1.
See Figure 5
First, although not shown in the figure, the W plug 44 connected to the MOSFET and the Co silicide electrode provided on the n-type source / drain region is formed in the same manner as in FIG. After depositing an insulating
次いで、処理チャンバー11内に被処理基板を装着し、有機系ガス噴出シャワーヘッド16から気化器18によって気化された蟻酸ガス48を蟻酸ガス48の分圧が200Paになるように導入して、ヒータ20によって基板温度を150℃とし、全圧が200Torrの状態で還元時間2分で被処理基板を処理して、第1Cu埋込配線47及び第1配線用絶縁膜45の表面に残留したCu屑を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅として、残留薬液成分を蟻酸と共に排気口13から排気除去する。
また、銅表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、還元反応で生成されたCO2 及び水蒸気(H2 O)とともに排気口13から排気除去する
Next, a substrate to be processed is mounted in the
Further, the copper oxide formed on the copper surface is reduced to metallic copper, and exhausted and removed from the
次いで、プラズマCVD法を用いて厚さが、例えば、50nmのSiCN膜49、厚さが、例えば、150nmのSiO2 からなるビア形成用絶縁膜50、及び、厚さが、例えば、50nmのSiCN膜51を順次堆積させたのち、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたプラズマエッチングによって、ビア形成用絶縁膜50に第1Cu埋込配線47に達する直径が例えば、0.12μmのビアホール60を形成する。
Next, the plasma CVD method is used to form a
次いで、ビアホール60を形成した被処理基板を上述の処理チャンバー内の下部電極14上に載置・固定したのち、ガス導入口から400sccmのO2 を導入して70Paとした状態で、ヒータ20によって80℃の基板温度に加熱して600Wの電力を印加して酸素プラズマを発生させ、この酸素プラズマ中で60秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
Next, after the substrate to be processed in which the via
図6参照
次いで、再び、ビアホール60をTaNからなるバリア膜61を介してCuで埋め込み、CMP法によって不要部を除去することによってCuビア62を形成する。
See FIG.
Next, again, the via
次いで、処理チャンバー11内に被処理基板を装着し、有機系ガス噴出シャワーヘッド16から気化器18によって気化された蟻酸ガス63を蟻酸ガス63の分圧が200Paになるように導入して、ヒータ20によって基板温度を150℃とし、全圧が200Torrの状態で還元時間2分で被処理基板を処理して、Cuビア62及びSiCN膜51の表面に残留したCu屑を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅として、残留薬液成分を蟻酸と共に排気口13から排気除去する。
また、銅表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、還元反応で生成されたCO2 及び水蒸気(H2 O)とともに排気口13から排気除去する
Next, a substrate to be processed is mounted in the
Further, the copper oxide formed on the copper surface is reduced to metallic copper, and exhausted and removed from the
次いで、再び、プラズマCVD法を用いて、厚さが、例えば、250nmのSiOCからなる第2配線用絶縁膜52及び厚さが、例えば、50nmのSiCN膜53を順次堆積させる。
Next, the second
図7参照
次いで、再び、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたプラズマエッチングによって、第2配線用絶縁膜52にCuビア62に達する幅が例えば、0.12μmの配線用溝64を形成する。
See FIG.
Next, a
次いで、再び、配線用溝64を形成した被処理基板を上述の処理チャンバー内の下部電極14上に載置・固定したのち、ガス導入口から400sccmのO2 を導入して70Paとした状態で、ヒータ20によって80℃の基板温度に加熱して600Wの電力を印加して酸素プラズマを発生させ、この酸素プラズマ中で60秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
Next, the substrate to be processed in which the
次いで、再び、配線用溝64をTaNからなるバリア膜65を介してCuで埋め込み、CMP法によって不要部を除去することによって第2Cu埋込配線66を形成する。
Next, the
次いで、処理チャンバー11内に該基板を装着し、有機系ガス噴出シャワーヘッド16から気化器18によって気化された蟻酸ガス67を蟻酸ガス67の分圧が200Paになるように導入して、ヒータ20によって基板温度を150℃とし、全圧が200Torrの状態で還元時間2分で被処理基板を処理して、第2Cu埋込配線66の表面に残留したCu屑を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅として、残留薬液成分を蟻酸と共に排気口13から排気除去する。
また、銅表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、還元反応で生成されたCO2 及び水蒸気(H2 O)とともに排気口13から排気除去する
Next, the substrate is mounted in the
Further, the copper oxide formed on the copper surface is reduced to metallic copper, and exhausted and removed from the
以降は、必要とする多層配線層数に応じてビア形成用絶縁膜堆積工程、ビアホールの形成工程、アッシング処理工程、ビア形成工程、清浄化・熱処理工程、層間絶縁膜の堆積工程、配線用溝の形成工程、アッシング処理工程、埋込配線の形成工程及び清浄化・熱処理工程を繰り返すことによって半導体装置が完成する。 After that, depending on the number of multilayer wiring layers required, via formation insulating film deposition process, via hole formation process, ashing process, via formation process, cleaning / heat treatment process, interlayer insulation film deposition process, wiring trench The semiconductor device is completed by repeating the forming process, the ashing process, the buried wiring forming process, and the cleaning / heat treatment process.
この本発明の実施例5においても実施例1と同様の構造の2層配線構造において20M(2×107 )個のビアチェーンを形成して絶縁耐性を確認したところ、ビアチェーンのリーク歩留りは100%であり、十分な絶縁耐性が得られた。 In the fifth embodiment of the present invention, when the insulation resistance was confirmed by forming 20M (2 × 10 7 ) via chains in the two-layer wiring structure having the same structure as the first embodiment, the leakage yield of the via chains was It was 100% and sufficient insulation resistance was obtained.
因に、上述のCMP工程後、蟻酸ガスによる清浄化・熱処理を行わずに、二層配線構造を作製したところ、実施例1と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりは80%であり、絶縁耐性の低下が見られた。 Incidentally, after the above-described CMP process, when a two-layer wiring structure was produced without performing cleaning and heat treatment with formic acid gas, the leakage yield of the via chain having the same structure as in Example 1 was 80%, and the insulation resistance Decrease was observed.
次に、本発明の実施例6のシングルダマシン工程を説明するが、第2配線用絶縁膜52としてポリアエーテル等の低誘電率の有機絶縁材料(例えば、ダウケミカル社登録商標SiLKTM)を用いて塗布形成したものであり、それにともなって、配線用溝のエッチング形成後のアッシング処理を水素プラズマを用いて行うとともに、清浄化・熱処理を蟻酸ガスを用いて行ったものであり、基本的な工程及び構造は上記の実施例5と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
Next, the single damascene process of the sixth embodiment of the present invention will be described. As the second
実施例6においては、清浄化・熱処理工程において、処理チャンバー11内に該基板を装着し、有機系ガス噴出シャワーヘッド16から気化器18によって気化された蟻酸ガスを蟻酸ガスの分圧が200Paになるように導入して、ヒータ20によって基板温度を150℃とし、全圧が200Torrの状態で還元時間2分で被処理基板を処理して、第1Cu埋込配線47或いは第2Cu埋込配線58の表面に残留したCu屑を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅として、残留薬液成分を蟻酸と共に排気口13から排気除去する。 また、銅表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、還元反応で生成されたCO2 及び水蒸気(H2 O)とともに排気口13から排気除去する
In Example 6, in the cleaning / heat treatment process, the substrate is mounted in the
この実施例6におけるリーク歩留りは、上述の実施例5と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりとして100%であり、実施例5と同等の信頼性が得られた。 The leakage yield in Example 6 was 100% as the leakage yield of the via chain having the same structure as that of Example 5 described above, and the same reliability as that of Example 5 was obtained.
因に、上述のCMP工程後後、蟻酸ガスによる清浄化・熱処理を行わずに、二層配線構造を作製したところ、実施例6と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりは87%であり、絶縁体性の低下が見られた。 Incidentally, after the above-described CMP process, a two-layer wiring structure was prepared without performing formic acid cleaning and heat treatment, and the leakage yield of the via chain having the same structure as that of Example 6 was 87%. A decrease in physical constitution was observed.
次に、本発明の実施例7のシングルダマシン工程を説明するが、第2配線用絶縁膜52としてポーラスシリカを用いるとともにその上のSiCN膜を省略したものであり、それにともなって、配線用溝のエッチング形成後のアッシング処理を酸素プラズマを用いて軽めに行うとともに、清浄化・熱処理を蟻酸ガスより反応がソフトな酢酸ガスとメタノールを用いて行ったものであり、基本的な工程及び構造は上記の実施例5と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
Next, the single damascene process of the seventh embodiment of the present invention will be described. In this example, porous silica is used as the second
この場合もポーラスシリカも上述の実施例3と同様に、例えば、触媒化成工業株式会社製のポーラスシリカ原料(CNS)を被処理基板上にスピンコートしたのち、焼成(ベーク)及び硬化(キュア)することによって形成する。 Also in this case, the porous silica is spin-coated with a porous silica raw material (CNS) manufactured by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd. on the substrate to be processed, and then fired (baked) and cured (cured). To form.
実施例7の清浄化・熱処理工程においては、処理チャンバー11内に有機系ガス噴出シャワーヘッド16から気化器18によって気化された酢酸ガスとメタノールをそれぞれの分圧が100Paになるように導入して、ヒータ20によって基板温度を200℃とし、全圧が200Torrの状態で処理時間2分で被処理基板を処理して、第1Cu埋込配線47或いは第2Cu埋込配線58の表面に残留したCu屑を酢酸化反応によって形成された酢酸銅として、残留薬液成分を酢酸と共に排気口13から排気除去するものである。
In the cleaning / heat treatment process of Example 7, acetic acid gas and methanol vaporized by the
また、同時に第1Cu埋込配線47或いは第2Cu埋込配線58の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、ガス化したメタノールによりNCSの空孔内に入り込んだ薬液成分を同時に除去する。
At the same time, the copper oxide formed on the surface of the first Cu embedded
この実施例7におけるリーク歩留りは、上述の実施例5と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりとして100%であり、実施例5と同等の絶縁耐性が得られた。 The leakage yield in Example 7 was 100% as the leakage yield of the via chain having the same structure as that of Example 5 described above, and the insulation resistance equivalent to that of Example 5 was obtained.
因に、上述のCMP工程の後、酢酸およびメタノールガスによる清浄化・熱処理を行わずに、二層配線構造を作製したところ、実施例7と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりは30%であり、絶縁体性の大幅な低下が見られた。 Incidentally, after the above-described CMP process, a double-layer wiring structure was prepared without performing cleaning and heat treatment with acetic acid and methanol gas. The leak yield of the via chain having the same structure as that of Example 7 was 30%. There was a significant decrease in insulation properties.
次に、本発明の実施例8のシングルダマシン工程を説明するが、ビア形成用絶縁膜50として第2配線用絶縁膜52と同じSiOC膜を用いたものであり、それ以外の工程及び構造は上記の実施例5と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
Next, a single damascene process according to the eighth embodiment of the present invention will be described. The same SiOC film as the second
この実施例8におけるリーク歩留りは、上述の実施例5と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりとして100%であり、実施例5と同等の絶縁耐性が得られた。 The leak yield in Example 8 was 100% as the leak yield of the via chain having the same structure as that of Example 5 described above, and the insulation resistance equivalent to that of Example 5 was obtained.
因に、上述のCMP工程の後、蟻酸による清浄化・熱処理を行わずに、二層配線構造を作製したところ、実施例8と同じ構造のビアチェーンのリーク歩留まりは40%であり、信頼性の大幅な低下が見られた。 Incidentally, after the above-described CMP process, when a two-layer wiring structure was prepared without performing cleaning and heat treatment with formic acid, the leakage yield of the via chain having the same structure as in Example 8 was 40%, and the reliability There was a significant decline.
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、ビアホールのサイズ及び埋込配線の幅等は任意であり、必要とする集積度に応じて適宜決定すれば良い。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the configurations and conditions described in the embodiments, and various modifications can be made. The width of the wiring is arbitrary, and may be determined as appropriate according to the required degree of integration.
また、上記の各実施例においては、ビア及び埋込配線をCuによって形成しているが、Cuに限られるものではなく、Cu−AlやCu−Si等のCuを主成分とする合金にも適用されるものであり、さらには、AlやAgいったCu以外の金属、或いは、TiNやTaN等の金属窒化物、Wにも適用されるものである。 In each of the above embodiments, the via and the embedded wiring are formed of Cu. However, the present invention is not limited to Cu, and is not limited to Cu, but also alloys such as Cu-Al and Cu-Si. Further, it is applied to metals other than Cu such as Al and Ag, or metal nitrides such as TiN and TaN, and W.
また、上記の各実施例においては、CMP工程後の清浄化・熱処理工程におけるカルボン酸として、蟻酸或いは酢酸を用いているが、これらのカルボン酸に限られるものではなく、プロピオン酸或いは酪酸等の他のカルボン酸を用いても良いものである。 In each of the above embodiments, formic acid or acetic acid is used as the carboxylic acid in the cleaning / heat treatment process after the CMP process, but is not limited to these carboxylic acids, such as propionic acid or butyric acid. Other carboxylic acids may be used.
また、上記の実施例3及び実施例7においては、CMP工程後の清浄化・熱処理工程で用いるガスの一部として、メタノールを用いて行っているが、メタノールに限られるものではなく、エタノール或いはプロピルアルコール等の他のアルコール類を用いても良いものである。 Further, in Example 3 and Example 7 described above, methanol is used as a part of the gas used in the cleaning / heat treatment process after the CMP process, but it is not limited to methanol. Other alcohols such as propyl alcohol may be used.
また、上記の各実施例においては、使用する層間絶縁膜の種類に応じてプラズマ種及び有機系ガスを使い分けているが、このような使い分けは必須ではなく、互いに、他のプラズマ種及び有機系ガスに置き換えて実施しても良いものである。 Further, in each of the above embodiments, the plasma type and the organic gas are properly used according to the type of the interlayer insulating film to be used, but such a usage is not indispensable, and other plasma types and organic types are mutually used. It may be implemented by replacing with gas.
また、上記の各実施例における配線用絶縁膜及びビア形成用絶縁膜の組み合わせた単なる一例であり、他の絶縁材料を用いた層間絶縁膜構造に適用できることは言うまでもないことであり、SiCN膜の代わりにSiN膜またはSiOCN膜を用いても良いし、或いは、SiOC膜の代わりにSiO2 膜或いはSiOCN膜を用いても良いものである。 Further, it is merely an example in which the wiring insulating film and the via forming insulating film in each of the above embodiments are combined, and it goes without saying that it can be applied to an interlayer insulating film structure using other insulating materials. Instead, a SiN film or a SiOCN film may be used, or a SiO 2 film or a SiOCN film may be used instead of the SiOC film.
なお、SiOCN膜に対して本発明の実施例と同様の清浄化・熱処理を行った場合、処理後の比誘電率は約2.9であり、処理前の比誘電率と殆ど変化がないか若干の低下が見られた。 When the SiOCN film was cleaned and heat-treated in the same manner as in the example of the present invention, the relative dielectric constant after the treatment was about 2.9, and there was almost no change from the relative dielectric constant before the treatment. A slight decrease was observed.
本発明の活用例としては、高集積度半導体装置の多層配線構造が典型的なものであるが、半導体装置における配線構造に限られるものではなく、強誘電体を用いた光デバイスの配線接続構造としても適用されるものである。 As a practical example of the present invention, a multilayer wiring structure of a highly integrated semiconductor device is typical, but the invention is not limited to a wiring structure in a semiconductor device, and a wiring connection structure of an optical device using a ferroelectric substance. It is also applicable.
1 下層の配線
2 絶縁膜
3 配線溝孔
4 埋込配線
5 有機系ガス
11 処理チャンバー
12 ガス導入口
13 排気口
14 下部電極
15 リング状上部電極
16 有機系ガス噴出シャワーヘッド
17 有機系ガス供給用配管
18 気化器
19 貯蔵槽
20 ヒータ
21 被処理基板
31 p型シリコン基板
32 素子分離絶縁膜
33 ゲート絶縁膜
34 ゲート電極
35 n型エクステンション領域
36 サイドウォール
37 n型ソース・ドレイン領域
38 Coシリサイド電極
39 Coシリサイド電極
40 SiO2 膜
41 BPSG膜
42 SiCN膜
43 バリア膜
44 Wプラグ
45 第1配線用絶縁膜
46 バリア膜
47 第1Cu埋込配線
48 蟻酸ガス
49 SiCN膜
50 ビア形成用絶縁膜
51 SiCN膜
52 第2配線用絶縁膜
53 SiCN膜
54 配線用溝
55 ビアホール
56 バリア膜
57 Cuビア
58 第2Cu埋込配線
59 蟻酸ガス
60 ビアホール
61 バリア膜
62 Cuビア
63 蟻酸ガス
64 配線用溝
65 バリア膜
66 第2Cu埋込配線
67 蟻酸ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006047935A JP2007227706A (en) | 2006-02-24 | 2006-02-24 | Method of forming buried wiring layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006047935A JP2007227706A (en) | 2006-02-24 | 2006-02-24 | Method of forming buried wiring layer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007227706A true JP2007227706A (en) | 2007-09-06 |
Family
ID=38549208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006047935A Pending JP2007227706A (en) | 2006-02-24 | 2006-02-24 | Method of forming buried wiring layer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007227706A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009141334A (en) * | 2007-11-12 | 2009-06-25 | Nec Electronics Corp | Semiconductor device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003533880A (en) * | 2000-05-15 | 2003-11-11 | エイエスエム マイクロケミストリ オーワイ | Manufacturing method of integrated circuit |
-
2006
- 2006-02-24 JP JP2006047935A patent/JP2007227706A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003533880A (en) * | 2000-05-15 | 2003-11-11 | エイエスエム マイクロケミストリ オーワイ | Manufacturing method of integrated circuit |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009141334A (en) * | 2007-11-12 | 2009-06-25 | Nec Electronics Corp | Semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3248492B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR102064571B1 (en) | Interconnect structure for semiconductor devices | |
US9691657B2 (en) | Interconnect wires including relatively low resistivity cores | |
JP2002353308A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
US20050245082A1 (en) | Process for removing organic materials during formation of a metal interconnect | |
TWI299543B (en) | Method for forming dual damascenes with supercritical fluid treatments | |
US20030010751A1 (en) | Extrusion-free wet cleaning process for copper-dual damascene structures | |
CN104425210A (en) | Method for forming semiconductor structure | |
JP2005116801A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
CN101587859B (en) | Method for forming semiconductor interconnected structure | |
US20100237501A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
CN106206408B (en) | Method for forming semiconductor structure | |
JP4684866B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US6984875B2 (en) | Semiconductor device with improved reliability and manufacturing method of the same | |
US20070218214A1 (en) | Method of improving adhesion property of dielectric layer and interconnect process | |
JP4963815B2 (en) | Cleaning method and semiconductor device manufacturing method | |
JP2007220882A (en) | Buried-wiring forming method | |
JP2007227706A (en) | Method of forming buried wiring layer | |
TWI539523B (en) | Semiconductor device manufacturing method and recording medium | |
JP2006286802A (en) | Formation method of buried wire | |
CN106847740B (en) | Process method for forming air gap/copper interconnection | |
JP2006303179A (en) | Forming method for buried conductor | |
CN106783730B (en) | Method for forming air gap/copper interconnection | |
KR100628227B1 (en) | Method for Forming Line In Semiconductor Device | |
CN113097125A (en) | Semiconductor structure and forming method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080605 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20090121 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20100305 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100309 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100713 |