JP2008205032A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can be manufactured easily as a high-reliability device, with high performance and with high integration density for circuit elements. <P>SOLUTION: The semiconductor device 60 is constituted by forming a plurality of circuit elements 22 in a semiconductor substrate 10, laminating a first inter-layer insulating film 30 and a second inter-layer insulating film 45, in this order, so as to cover the circuit elements, and respectively connecting damascene wiring parts 53, 57 formed in the second inter-layer insulating film to the prescribed circuit elements, formed in the semiconductor substrate with the use of prescribed contact plug parts 35 formed in the first inter-layer insulating film. When the semiconductor device 60 is constituted, the plurality of damascene wiring parts include at least one first damascene wiring part 53, which is partially in contact with the upper surface and side surface upper part of the corresponding contact plug part and is electrically connected to the contact plug part. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ダマシン配線を有する半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device having damascene wiring.

半導体基板に所望の集積回路が形成された半導体装置での回路素子の集積密度は増加の一途を辿っており、回路素子の高集積化に伴って個々の回路素子の高性能化および微細化、ならびに半導体基板上に形成される多層配線部での配線の微細化が図られている。例えば、電界効果トランジスタにおけるゲート電極の線幅は130nm、90nm、65nm、45nmと漸次狭くされつつある。そして、微細で低電気抵抗の配線を形成するために銅やアルミニウム等、導電性の高い材料が配線材料として多用されるようになってきており、その形成方法も、層間絶縁膜上に成膜した導電膜を所定形状にパターニングするという方法からダマシン法へと変化してきている。   The integration density of circuit elements in a semiconductor device in which a desired integrated circuit is formed on a semiconductor substrate is steadily increasing. With the high integration of circuit elements, the performance and miniaturization of individual circuit elements are increasing. In addition, miniaturization of wiring in a multilayer wiring portion formed on a semiconductor substrate is attempted. For example, the line width of the gate electrode in the field effect transistor is gradually narrowed to 130 nm, 90 nm, 65 nm, and 45 nm. In order to form a fine and low electrical resistance wiring, a material having high conductivity such as copper and aluminum has been widely used as a wiring material, and the forming method is also formed on an interlayer insulating film. The method of patterning the conductive film into a predetermined shape has changed to the damascene method.

ダマシン法はシングルダマシン法とデュアルダマシン法とに分けることができるが、いずれの方法でも、層間絶縁膜に形成された配線溝を導電性材料で埋めることによって配線が形成され、当該配線は層間絶縁膜に形成したビアホールを導電性材料で埋めることによってビアコンタクトが形成される。シングルダマシン法では、ビアホールへの導電性材料の埋め込みと配線溝への導電性材料の埋め込みとが別々の工程で行われ、デュアルダマシン法では、ビアホールへの導電性材料の埋め込みと配線溝への導電性材料の埋め込みとが同一の工程で行われる。   The damascene method can be divided into a single damascene method and a dual damascene method. In either method, a wiring is formed by filling a wiring groove formed in an interlayer insulating film with a conductive material. A via contact is formed by filling a via hole formed in the film with a conductive material. In the single damascene method, the embedding of the conductive material into the via hole and the embedding of the conductive material into the wiring groove are performed in separate steps, and in the dual damascene method, the embedding of the conductive material into the via hole and the wiring groove is performed. Conductive material embedding is performed in the same process.

多くの場合、導電性材料が層間絶縁膜に拡散してしまうのを防止するためのバリアメタル層がビアホールの壁面、配線溝の壁面、およびビアホールの底から露出している下地層表面をそれぞれ覆うようにして設けられ、その後にビアホールおよび配線溝に導電性材料が埋め込まれる。本明細書では、ダマシン法で形成された配線を「ダマシン配線部」といい、当該ダマシン配線部には上記のバリアメタル層(以下、「配線部バリアメタル層」という。)が含まれるものとする。また、ダマシン配線部のうちでバリアメタル層を形成した後の配線溝に導電性材料を埋め込むことで形成された領域を「配線領域」、バリアメタル層を形成した後のビアホールに導電性材料を埋め込むことで形成された領域を「ビアコンタクト領域」といい、配線領域とビアコンタクト領域とを「ダマシン本体」と総称するものとする。   In many cases, a barrier metal layer for preventing the conductive material from diffusing into the interlayer insulating film covers the wall surface of the via hole, the wall surface of the wiring groove, and the surface of the underlying layer exposed from the bottom of the via hole. After that, a conductive material is buried in the via hole and the wiring groove. In this specification, wiring formed by the damascene method is referred to as a “damascene wiring portion”, and the damascene wiring portion includes the barrier metal layer (hereinafter referred to as “wiring portion barrier metal layer”). To do. Also, in the damascene wiring part, the region formed by embedding a conductive material in the wiring groove after forming the barrier metal layer is referred to as “wiring region”, and the conductive material is applied to the via hole after forming the barrier metal layer. A region formed by embedding is referred to as a “via contact region”, and a wiring region and a via contact region are collectively referred to as a “damascene body”.

今日ではダマシン配線部の幅狭化に伴ってビアコンタクト領域も幅狭化してきており、多層配線部に形成されるダマシン配線部のうちの最下層のダマシン配線部、すなわち半導体基板から数えて2番目の層間絶縁膜(以下、「第2層間絶縁膜」という。)に形成されるダマシン配線部では、当該ダマシン配線部と回路素子とを接続するために最下層の層間絶縁膜(以下、「第1層間絶縁膜」という。)に形成されるコンタクトプラグの上面の寸法の方がビアコンタクト領域の底面の寸法よりも大きくなることもある。   Nowadays, the via contact region is also narrowed along with the narrowing of the damascene wiring portion, and the lowermost damascene wiring portion formed in the multilayer wiring portion, that is, 2 from the semiconductor substrate, is counted. In the damascene wiring portion formed in the second interlayer insulating film (hereinafter referred to as “second interlayer insulating film”), the lowermost interlayer insulating film (hereinafter referred to as “the second interlayer insulating film”) is connected in order to connect the damascene wiring portion and the circuit element. The dimension of the upper surface of the contact plug formed in the first interlayer insulating film) may be larger than the dimension of the bottom surface of the via contact region.

なお、回路素子の集積密度が高い半導体装置では、通常、第1層間絶縁膜上にライナー膜を介して第2層間絶縁膜が積層される。そして、第2層間絶縁膜にダマシン配線部を形成するにあたっては、ライナー膜のうちでビアコンタクト領域の下方に位置することになる領域にドライエッチングによって貫通孔を予め形成して、ダマシン配線部とコンタクトプラグとの導通を確保する。1つの半導体装置には多数のコンタクトプラグが形成されるので、製造ばらつきを考慮して、ライナー膜の元となる膜に上記の貫通孔を形成してライナー膜を得るにあたってのドライエッチングは、当該ライナー膜の膜厚分よりもやや多めに行われる。   In a semiconductor device having a high integration density of circuit elements, a second interlayer insulating film is usually stacked on the first interlayer insulating film via a liner film. In forming the damascene wiring portion in the second interlayer insulating film, a through-hole is previously formed by dry etching in a region of the liner film that will be located below the via contact region, Ensure electrical continuity with the contact plug. Since a large number of contact plugs are formed in one semiconductor device, in consideration of manufacturing variations, dry etching for obtaining the liner film by forming the above-described through hole in the film that is the base of the liner film is This is performed slightly more than the thickness of the liner film.

ダマシン配線部の幅狭化を図れば図るほど、当該ダマシン配線部には高い形状精度および高い位置精度が求められるようになる。例えば、第2層間絶縁膜に形成するダマシン配線部の形状精度または位置精度が低くて当該ダマシン配線部とコンタクトプラグとの接触面積が設計値よりも狭くなりすぎると、両者間の電気抵抗が大きくなるのみならずエレクトロマイグレーション耐性が低下する。   As the width of the damascene wiring portion is reduced, higher shape accuracy and higher position accuracy are required for the damascene wiring portion. For example, if the shape accuracy or position accuracy of the damascene wiring portion formed in the second interlayer insulating film is low and the contact area between the damascene wiring portion and the contact plug becomes too narrow than the design value, the electrical resistance between the two increases. In addition, the electromigration resistance is reduced.

高性能で信頼性の高い半導体装置を得るうえからは、ダマシン配線部形成用の配線溝とビアホールとを高い形状精度および高い位置精度の下に層間絶縁膜に形成することが必要となるわけであるが、例えば45nm世代の半導体装置では、第2層間絶縁膜に形成される複数のダマシン配線部の中には当該ダマシン配線部に対応するコンタクトプラグとの間でアライメントずれを起こすものが不可避的に生じるレベルにまで、ダマシン配線部の幅狭化が求められる。   In order to obtain a high-performance and highly reliable semiconductor device, it is necessary to form wiring grooves and via holes for forming damascene wiring portions on the interlayer insulating film with high shape accuracy and high position accuracy. However, for example, in a 45 nm generation semiconductor device, it is inevitable that some of the plurality of damascene wiring portions formed in the second interlayer insulating film cause misalignment with the contact plug corresponding to the damascene wiring portion. Therefore, it is required to narrow the width of the damascene wiring portion to a level that occurs in the above.

前述のように、第1層間絶縁膜と第2層間絶縁膜との間に介在するライナー膜は、その元となる膜の所定箇所に貫通孔を形成することで得られ、当該貫通孔を形成する際のドライエッチングでのエッチング量はライナー膜の膜厚分よりもやや多めとされる。このため、ダマシン配線部の形成時にアライメントずれが起きたとしても、当該ダマシン配線部は対応するコンタクトプラグの上面と側面上部とにそれぞれ部分的に接して電気的に接続されることになるようにも思われる。   As described above, the liner film interposed between the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film is obtained by forming a through hole at a predetermined position of the original film, and the through hole is formed. The amount of dry etching is slightly larger than the thickness of the liner film. For this reason, even if misalignment occurs during the formation of the damascene wiring portion, the damascene wiring portion is in partial contact with and electrically connected to the upper surface and upper side surface of the corresponding contact plug. Seems also.

しかしながら、コンタクトプラグの垂直断面形状は逆メサ形であることが多く、コンタクトプラグの垂直断面形状が逆メサ形であるときにライナー膜に貫通孔を形成する際のエッチング量を上述のように選定しても、第1層間絶縁膜のうちでコンタクトプラグの側面近傍に位置する領域はコンタクトプラグの上面の陰になってエッチングを受け難いことから、コンタクトプラグの側面を露出させ難い。また、本件発明者の研究によれば、ライナー膜の元となる膜の所定箇所をドライエッチングにより選択的に除去して貫通孔を形成する際のエッチング量を上述のように選定すると、アライメントずれを起こしたとき等に第1層間絶縁膜も部分的にドライエッチングされ、このとき生じる反応生成物がコンタクトプラグの側面上部や該側面上部に薄く残存する第1層間絶縁膜に再付着してしまうことが明らかとなった。   However, the vertical cross-sectional shape of the contact plug is often an inverted mesa shape, and when the vertical cross-sectional shape of the contact plug is an inverted mesa shape, the etching amount when forming a through hole in the liner film is selected as described above. Even so, the region located in the vicinity of the side surface of the contact plug in the first interlayer insulating film is behind the upper surface of the contact plug and is difficult to be etched, so that it is difficult to expose the side surface of the contact plug. Further, according to the research of the present inventors, when the etching amount when forming a through hole by selectively removing a predetermined portion of the film that becomes the liner film by dry etching is selected as described above, the alignment shift is caused. When the first interlayer insulating film is partially dry etched, the reaction product generated at this time is reattached to the upper part of the side surface of the contact plug or the first interlayer insulating film remaining thinly on the upper side of the contact plug. It became clear.

これらの理由から、ダマシン配線部の幅狭化を図ると当該ダマシン配線部とコンタクトプラグとの間での電気抵抗が大きくなったりエレクトロマイグレーション耐性が低下したりして、高性能で信頼性の高い半導体装置を得難くなる。   For these reasons, when the width of the damascene wiring portion is reduced, the electrical resistance between the damascene wiring portion and the contact plug increases or the electromigration resistance decreases, resulting in high performance and high reliability. It becomes difficult to obtain a semiconductor device.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、回路素子の集積密度が高く、かつ高性能で信頼性の高いものを製造し易い半導体装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to obtain a semiconductor device in which circuit elements have a high integration density, and are easy to manufacture with high performance and high reliability.

上記の目的を達成する本発明の半導体装置は、半導体基板と、この半導体基板に形成された複数の回路素子と、これら複数の回路素子を覆うようにして半導体基板上に形成された第1層間絶縁膜と、この第1層間絶縁膜を貫通する複数のコンタクトプラグ部と、第1層間絶縁膜上に積層された第2層間絶縁膜と、この第2層間絶縁膜に形成された複数のダマシン配線部とを備え、複数のダマシン配線部の各々は、半導体基板に形成された所定の回路素子に所定のコンタクトプラグ部を介して接続される半導体装置であって、複数のダマシン配線部は、対応するコンタクトプラグ部の上面と側面上部とにそれぞれ部分的に接する少なくとも1つの第1ダマシン配線部を含むことを特徴とするものである。   A semiconductor device of the present invention that achieves the above object includes a semiconductor substrate, a plurality of circuit elements formed on the semiconductor substrate, and a first interlayer formed on the semiconductor substrate so as to cover the plurality of circuit elements. Insulating film, a plurality of contact plug portions penetrating through the first interlayer insulating film, a second interlayer insulating film stacked on the first interlayer insulating film, and a plurality of damascenes formed on the second interlayer insulating film Each of the plurality of damascene wiring units is a semiconductor device connected to a predetermined circuit element formed on the semiconductor substrate via a predetermined contact plug unit, and the plurality of damascene wiring units are It includes at least one first damascene wiring portion that is in partial contact with the upper surface and the upper portion of the side surface of the corresponding contact plug portion.

また、上記の目的を達成する本発明の他の半導体装置は、半導体基板と、この半導体基板に形成された複数の回路素子と、これら複数の回路素子を覆うようにして半導体基板上に形成された第1層間絶縁膜と、この第1層間絶縁膜を貫通する複数のコンタクトプラグ部と、第1層間絶縁膜上に積層された第2層間絶縁膜と、この第2層間絶縁膜に形成された複数のダマシン配線部とを備え、複数のダマシン配線部の各々は、半導体基板に形成された所定の回路素子に所定のコンタクトプラグ部を介して接続される半導体装置であって、導電性材料により形成されて複数のコンタクトプラグ部の各々と該コンタクトプラグ部に対応するダマシン配線部との間に介在するキャップ層を有すると共に、複数のダマシン配線部は、対応するコンタクトプラグ部との間に該コンタクトプラグ部の上面と側面上部とをそれぞれ部分的に覆うキャップ層が介在し、かつこのキャップ層を覆うようにして該キャップ層に接する少なくとも1つの第1ダマシン配線部を含む、ことを特徴とするものである。   Another semiconductor device of the present invention that achieves the above object is formed on a semiconductor substrate so as to cover the semiconductor substrate, a plurality of circuit elements formed on the semiconductor substrate, and the plurality of circuit elements. A first interlayer insulating film, a plurality of contact plug portions penetrating the first interlayer insulating film, a second interlayer insulating film stacked on the first interlayer insulating film, and the second interlayer insulating film. A plurality of damascene wiring portions, each of the plurality of damascene wiring portions being a semiconductor device connected to a predetermined circuit element formed on the semiconductor substrate via a predetermined contact plug portion, and having a conductive material And having a cap layer interposed between each of the plurality of contact plug portions and the damascene wiring portion corresponding to the contact plug portion, and the plurality of damascene wiring portions corresponding to the contact plug portion. A cap layer partially covering the upper surface and upper side surface of the contact plug portion is interposed between the lug portion, and at least one first damascene wiring portion is in contact with the cap layer so as to cover the cap layer It is characterized by including.

本発明の半導体装置は、上述のように、第2層間絶縁膜に形成された複数のダマシン配線部が少なくとも1つの第1ダマシン配線部を含んでいる。そして、この第1ダマシン配線部は、対応するコンタクトプラグ部の上面および側面上部の各々と部分的に接するか、または対応するコンタクトプラグ部の上面と側面上部とをそれぞれ部分的に覆うキャップ層を介して配置されて、このキャップ層を覆うようにして該キャップ層に接する。   In the semiconductor device of the present invention, as described above, the plurality of damascene wiring portions formed in the second interlayer insulating film includes at least one first damascene wiring portion. Then, the first damascene wiring part is in contact with each of the upper surface and the upper part of the side surface of the corresponding contact plug part, or a cap layer that partially covers the upper surface and the upper part of the side surface of the corresponding contact plug part. And is in contact with the cap layer so as to cover the cap layer.

このような第1ダマシン配線部を意図的に形成した場合は勿論、対応するコンタクトプラグ部との間でのアライメントずれにより当該第1ダマシン配線部が生じた場合でも、両者の接触面積は比較的広いものとなるので、第1ダマシン配線部と該第1ダマシン配線部に対応するコンタクトプラグ部との電気抵抗を低く抑え易い。また、エレクトロマイグレーション耐性の低下も抑え易い。したがって、本発明によれば、回路素子の集積密度が高く、かつ高性能で信頼性の高い半導体装置を得易くなる。   Of course, when such a first damascene wiring portion is intentionally formed, even when the first damascene wiring portion is generated due to misalignment with the corresponding contact plug portion, the contact area between the two is relatively small. Since it becomes wide, it is easy to keep the electrical resistance between the first damascene wiring portion and the contact plug portion corresponding to the first damascene wiring portion low. Moreover, it is easy to suppress a decrease in electromigration resistance. Therefore, according to the present invention, it is easy to obtain a semiconductor device with high integration density of circuit elements, high performance and high reliability.

以下、本発明の半導体装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a semiconductor device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.

実施の形態1.
図1は、本発明の半導体装置の一例を概略的に示す部分断面図である。同図に示す半導体装置60は、半導体基板10と、半導体基板10に形成された複数の回路素子と、これらの回路素子を覆うようにして半導体基板10上に形成された第1層間絶縁膜30と、第1層間絶縁膜30を貫通する複数のコンタクトプラグ部と、第1層間絶縁膜30上に積層された第2層間絶縁膜45と、第2層間絶縁膜45に形成された複数のダマシン配線部とを備えている。図1においては、上記の回路素子として1つの電界効果トランジスタ22が示されている。また、上記複数のコンタクトプラグ部のうちの2本のコンタクトプラグ部35,35が示されていると共に、上記複数のダマシン配線部のうちの1つの第1ダマシン配線部53と1つの第2ダマシン配線部57とが示されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a partial sectional view schematically showing an example of a semiconductor device of the present invention. The semiconductor device 60 shown in FIG. 1 includes a semiconductor substrate 10, a plurality of circuit elements formed on the semiconductor substrate 10, and a first interlayer insulating film 30 formed on the semiconductor substrate 10 so as to cover these circuit elements. A plurality of contact plug portions penetrating the first interlayer insulating film 30, a second interlayer insulating film 45 stacked on the first interlayer insulating film 30, and a plurality of damascenes formed on the second interlayer insulating film 45 And a wiring section. In FIG. 1, one field effect transistor 22 is shown as the circuit element. Also, two contact plug portions 35, 35 of the plurality of contact plug portions are shown, and one first damascene wiring portion 53 and one second damascene of the plurality of damascene wiring portions are shown. The wiring part 57 is shown.

半導体基板10は、シリコン単結晶基板1にP形ウェル3とN形ウェル5とを所定のパターンで配置し、これらのウェル同士を素子分離領域7によって電気的に分離したものである。シリコン単結晶基板1に代えてガリウムヒ素のような化合物半導体からなる基板やSOI(Silicon On Insulator)基板を用いることもできる。この半導体基板10に形成される複数の回路素子は、当該半導体基板10上に形成される多層配線部と共に集積回路を構成するものであり、どのような回路素子を半導体基板10上に幾つ形成するかは、半導体装置60に求められる機能や半導体装置60の用途等に応じて適宜選択される。   The semiconductor substrate 10 is obtained by arranging a P-type well 3 and an N-type well 5 in a predetermined pattern on a silicon single crystal substrate 1 and electrically isolating these wells by an element isolation region 7. Instead of the silicon single crystal substrate 1, a substrate made of a compound semiconductor such as gallium arsenide or an SOI (Silicon On Insulator) substrate can be used. The plurality of circuit elements formed on the semiconductor substrate 10 constitute an integrated circuit together with the multilayer wiring portion formed on the semiconductor substrate 10, and how many circuit elements are formed on the semiconductor substrate 10. This is appropriately selected according to the function required for the semiconductor device 60, the use of the semiconductor device 60, and the like.

図1に回路素子として示した電界効果トランジスタ22は、半導体基板10上(P形ウェル3上)にゲート絶縁膜12を介して配置されたゲート電極14と、半導体基板10に形成されたソース領域16およびドレイン領域18と、半導体基板10に形成されたエクステンション領域19a,19bと、ゲート電極14の線幅方向両側面に形成されたオフセットスペーサ膜20,20と、オフセットスペーサ膜20,20の線幅方向外側面に形成されたサイドウォールスペーサ21,21とを有するLDD(Lightly Doped Drain)構造の電界効果トランジスタである。   A field effect transistor 22 shown as a circuit element in FIG. 1 includes a gate electrode 14 disposed on a semiconductor substrate 10 (on a P-type well 3) via a gate insulating film 12, and a source region formed in the semiconductor substrate 10. 16 and drain region 18, extension regions 19 a and 19 b formed in semiconductor substrate 10, offset spacer films 20 and 20 formed on both sides in the line width direction of gate electrode 14, and lines of offset spacer films 20 and 20 This is a field effect transistor having an LDD (Lightly Doped Drain) structure having sidewall spacers 21 and 21 formed on the outer surface in the width direction.

上記のゲート電極14は、ゲート絶縁膜12上に形成されたポリシリコン領域14aと、該ポリシリコン領域14a上に形成された金属シリサイド領域14bとを有している。また、ソース領域16は、半導体基板10に形成されたN形不純物拡散領域16aと、該N形不純物拡散領域16a上に形成された金属シリサイド領域16bとを有している。同様に、ドレイン領域18は、半導体基板10に形成されたN形不純物拡散領域18aと、該N形不純物拡散領域18a上に形成された金属シリサイド領域18bとを有している。エクステンション領域19aは、ソース領域16におけるドレイン領域18側の上部からドレイン領域18側に張り出しており、エクステンション領域19bは、ドレイン領域18におけるソース領域16側の上部からソース領域16側に張り出している。ゲート電極14に所定の高さの電圧を印加すると、P形ウェル3のうちでエクステンション領域19aとエクステンション領域19bとの間に位置する領域にチャネルが形成される。   The gate electrode 14 has a polysilicon region 14a formed on the gate insulating film 12, and a metal silicide region 14b formed on the polysilicon region 14a. The source region 16 has an N-type impurity diffusion region 16a formed in the semiconductor substrate 10 and a metal silicide region 16b formed on the N-type impurity diffusion region 16a. Similarly, the drain region 18 has an N-type impurity diffusion region 18a formed in the semiconductor substrate 10 and a metal silicide region 18b formed on the N-type impurity diffusion region 18a. The extension region 19a protrudes from the upper portion of the source region 16 on the drain region 18 side to the drain region 18 side, and the extension region 19b extends from the upper portion of the drain region 18 on the source region 16 side to the source region 16 side. When a predetermined voltage is applied to the gate electrode 14, a channel is formed in a region of the P-type well 3 located between the extension region 19a and the extension region 19b.

各エクステンション領域19a,19bの形成時にこれらのエクステンション領域19a,19bにおけるゲート電極14側の端の位置を規制するために、ゲート電極14の線幅方向両側面にはオフセットスペーサ膜20,20が形成されている。また、各N形不純物拡散領域16a,18aの形成時にこれらのN形不純物拡散領域16a,18aにおけるゲート電極14側の端の位置を規制するために、オフセットスペーサ膜20,20の線幅方向外側面にはサイドウォールスペーサ21,21が形成されている。   Offset spacer films 20 and 20 are formed on both side surfaces in the line width direction of the gate electrode 14 in order to regulate the positions of the ends of the extension regions 19a and 19b on the gate electrode 14 side when the extension regions 19a and 19b are formed. Has been. Further, in order to regulate the position of the end of the N-type impurity diffusion regions 16a and 18a on the gate electrode 14 side when the N-type impurity diffusion regions 16a and 18a are formed, the offset spacer films 20 and 20 are arranged outside the line width direction. Side wall spacers 21 and 21 are formed on the side surfaces.

図1に示した半導体装置60では、半導体基板10の上面および各回路素子を覆うようにしてエッチングストッパ膜25が形成されており、第1層間絶縁膜30は当該エッチングストッパ膜25を覆うようにして半導体基板10上に形成されている。エッチングストッパ膜25は例えばシリコン炭窒化物やシリコン窒化物により形成されて、コンタクトプラグ部形成用のコンタクトホールを設ける際のエッチングストッパとして利用される。また、第1層間絶縁膜30は例えばシリコン酸化物や低誘電率誘電体等により形成される。   In the semiconductor device 60 shown in FIG. 1, the etching stopper film 25 is formed so as to cover the upper surface of the semiconductor substrate 10 and each circuit element, and the first interlayer insulating film 30 covers the etching stopper film 25. Formed on the semiconductor substrate 10. The etching stopper film 25 is formed of, for example, silicon carbonitride or silicon nitride, and is used as an etching stopper when a contact hole for forming a contact plug portion is provided. The first interlayer insulating film 30 is formed of, for example, silicon oxide or a low dielectric constant dielectric.

第1層間絶縁膜30を貫通する各コンタクトプラグ部35,35は、タングステン等の導電性材料により形成されたプラグ本体35aと、該プラグ本体35aの側面および底面を覆ってプラグ部本体35aからの成分の拡散を防止するプラグ部バリアメタル層35bとを有している。例えばプラグ本体35aをタングステンにより形成する場合には、チタン窒化物、タンタル、タンタル窒化物等によりプラグ部バリアメタル層35bが形成される。個々のコンタクトプラグ部35の垂直断面形状は例えば逆メサ形である。垂直断面形状が逆メサ形のコンタクトプラグ部では、上面の寸法の方が下面の寸法よりも大きい。図1に示した2つのコンタクトプラグ部35,35における一方のコンタクトプラグの下端はパッシベーション膜25を貫通してドレイン領域18の上面に達しており、他方のコンタクトプラグ部35の下端はパッシベーション膜25を貫通してソース領域16の上面に達している。   Each of the contact plug portions 35, 35 penetrating the first interlayer insulating film 30 includes a plug main body 35a formed of a conductive material such as tungsten, and covers the side and bottom surfaces of the plug main body 35a from the plug main body 35a. And a plug portion barrier metal layer 35b for preventing diffusion of components. For example, when the plug body 35a is formed of tungsten, the plug portion barrier metal layer 35b is formed of titanium nitride, tantalum, tantalum nitride, or the like. The vertical cross-sectional shape of each contact plug portion 35 is, for example, an inverted mesa shape. In a contact plug portion having a reverse mesa shape with a vertical cross section, the upper surface dimension is larger than the lower surface dimension. The lower end of one contact plug in the two contact plug portions 35, 35 shown in FIG. 1 passes through the passivation film 25 and reaches the upper surface of the drain region 18, and the lower end of the other contact plug portion 35 is the passivation film 25. And reaches the upper surface of the source region 16.

第2層間絶縁膜45は、例えばシリコン酸化物や低誘電率誘電体等を第1層間絶縁膜30上に直接またはライナー膜を介して堆積させることで形成される。図1に示した半導体装置60では、シリコン炭窒化物等により形成されたライナー膜40を介して第2層間絶縁膜45が第1層間絶縁膜30上に積層されている。この第2層間絶縁膜45には複数のダマシン配線部が形成されており、これら複数のダマシン配線部の各々は、ダマシン本体と、該ダマシン本体の側面および底面を覆う配線部バリアメタル層とを有している。ダマシン本体は、第2層間絶縁膜45に形成された配線溝に例えば銅等の導電性材料を埋め込むことで形成された配線領域と、第2層間絶縁膜45に形成されたビアホールに例えば銅等の導電性材料を埋め込むことで形成されたビアコンタクト領域とからなり、ビアコンタクト領域は配線領域の下面から第1層間絶縁膜30側に延在している。   The second interlayer insulating film 45 is formed, for example, by depositing silicon oxide, a low dielectric constant dielectric, or the like on the first interlayer insulating film 30 directly or via a liner film. In the semiconductor device 60 shown in FIG. 1, a second interlayer insulating film 45 is stacked on the first interlayer insulating film 30 via a liner film 40 formed of silicon carbonitride or the like. A plurality of damascene wiring portions are formed in the second interlayer insulating film 45. Each of the plurality of damascene wiring portions includes a damascene main body and a wiring portion barrier metal layer covering the side surface and the bottom surface of the damascene main body. Have. The damascene body includes a wiring region formed by embedding a conductive material such as copper in a wiring groove formed in the second interlayer insulating film 45, and a via hole formed in the second interlayer insulating film 45, such as copper. The via contact region is formed by embedding the conductive material, and the via contact region extends from the lower surface of the wiring region to the first interlayer insulating film 30 side.

図1に示した第1ダマシン配線部53は、ダマシン本体51と該ダマシン本体51からの成分の拡散を防止する配線部バリアメタル層52とを有している。そして、ダマシン本体51は配線領域51aとビアコンタクト領域51bとからなるデュアルダマシン配線であり、ビアコンタクト領域51bの垂直断面形状は逆メサ形である。配線領域51aとビアコンタクト領域51bとを判り易くするために、図1においては配線領域51aとビアコンタクト領域51bとの境界を一点鎖線L1で示している。 The first damascene wiring portion 53 shown in FIG. 1 includes a damascene main body 51 and a wiring portion barrier metal layer 52 that prevents diffusion of components from the damascene main body 51. The damascene body 51 is a dual damascene wiring composed of a wiring region 51a and a via contact region 51b, and the vertical cross-sectional shape of the via contact region 51b is an inverted mesa shape. To facilitate understanding of the wiring area 51a and via contact region 51b, it is indicated by a chain line L 1 boundary between the wiring area 51a and via contact region 51b in FIG.

上記の第1ダマシン配線部53におけるビアコンタクト領域51bの下端部は、2つのコンタクトプラグ部35,35のうちでドレイン領域18に一端が接しているコンタクトプラグ部35の上面上に位置する領域R1と、ライナー膜40を貫通して第1層間絶縁膜30にまで侵入している領域R2とを含んでいる。そして、配線部バリアメタル層52のうちで領域R1の下面を覆う領域は、第1ダマシン配線部53に対応するコンタクトプラグ部35の上面を部分的に覆っている。また、配線部バリアメタル層52のうちで領域R2の周囲に位置する領域は、ライナー膜40の膜厚と同程度の深さまで第1層間絶縁膜30に侵入して、上記のコンタクトプラグ部35の側面上部と面接触している。この第1ダマシン配線部53は、上記のコンタクトプラグ部35に対応して形成されたもののアライメントずれを起こしたものであり、上記のコンタクトプラグ部35の上面および側面上部の各々と部分的に接している。 The lower end portion of the via contact region 51b in the first damascene wiring portion 53 is a region R located on the upper surface of the contact plug portion 35 whose one end is in contact with the drain region 18 of the two contact plug portions 35 and 35. 1 and a region R 2 penetrating through the liner film 40 and entering the first interlayer insulating film 30. In the wiring portion barrier metal layer 52, the region covering the lower surface of the region R 1 partially covers the upper surface of the contact plug portion 35 corresponding to the first damascene wiring portion 53. Further, a region located around the region R 2 in the wiring portion barrier metal layer 52 penetrates into the first interlayer insulating film 30 to the same depth as the film thickness of the liner film 40, and the contact plug portion described above. It is in surface contact with the upper part of the side surface of 35. The first damascene wiring portion 53 is formed corresponding to the contact plug portion 35 and is misaligned. The first damascene wiring portion 53 is partially in contact with each of the upper surface and the upper side surface of the contact plug portion 35. ing.

一方、図1に示した第2ダマシン配線部57は、ダマシン本体55と該ダマシン本体55からの成分の拡散を防止する配線部バリアメタル層56とを有している。そして、ダマシン本体55は配線領域55aとビアコンタクト領域55bとからなるデュアルダマシン配線であり、ビアコンタクト領域55bの垂直断面形状は逆メサ形である。配線領域55aとビアコンタクト領域55bとを判り易くするために、図1においては配線領域55aとビアコンタクト領域55bとの境界を他の一点鎖線L1で示している。 On the other hand, the second damascene wiring portion 57 shown in FIG. 1 includes a damascene main body 55 and a wiring portion barrier metal layer 56 that prevents diffusion of components from the damascene main body 55. The damascene body 55 is a dual damascene wiring composed of a wiring region 55a and a via contact region 55b, and the vertical cross-sectional shape of the via contact region 55b is an inverted mesa shape. To facilitate understanding of the wiring area 55a and via contact regions 55b, it represents the boundary between the wiring regions 55a and via contact region 55b other by a one-dot chain line L 1 in FIG. 1.

第2ダマシン配線部53におけるビアコンタクト領域55bの下端部はライナー膜40を貫通しており、配線部バリアメタル層56のうちでビアコンタクト領域55bの下面を覆う領域は、2つのコンタクトプラグ部35,35のうちでソース領域16に一端が接しているコンタクトプラグ部35の上面に接している。この第2ダマシン配線部57は、アライメントずれを実質的に生じることなく上記のコンタクトプラグ部35に対応して形成されたものであり、配線部バリアメタル層56のうちでビアコンタクト領域55bの下面を覆う領域全体が上記のコンタクトプラグ部35の上面に接している。   The lower end portion of the via contact region 55b in the second damascene wiring portion 53 penetrates the liner film 40, and the region covering the lower surface of the via contact region 55b in the wiring portion barrier metal layer 56 is two contact plug portions 35. , 35 is in contact with the upper surface of the contact plug portion 35 whose one end is in contact with the source region 16. The second damascene wiring portion 57 is formed corresponding to the contact plug portion 35 without substantially causing misalignment. The lower surface of the via contact region 55b in the wiring portion barrier metal layer 56 is formed. The entire region covering the surface is in contact with the upper surface of the contact plug portion 35 described above.

なお、半導体装置60においては第2層間絶縁膜45上にもライナー膜および層間絶縁膜がこの順番で繰り返し積層され、各層間絶縁膜には複数の配線および複数のビアコンタクトが形成されて所望の多層配線部を構築しているが、これらは本発明の要部ではないので、ここではその図示および説明を省略する。   In the semiconductor device 60, a liner film and an interlayer insulating film are repeatedly laminated in this order on the second interlayer insulating film 45, and a plurality of wirings and a plurality of via contacts are formed on each interlayer insulating film. Although the multilayer wiring part is constructed, these are not the main part of the present invention, and the illustration and description thereof are omitted here.

上述した構成を有する半導体装置60では、第1ダマシン配線部53が当該第1ダマシン配線部53に対応するコンタクトプラグ部35の上面および側面の各々と部分的に接しているので、両者の接触面積は比較的広いものとなる。そのため、第1ダマシン配線部53と上記のコンタクトプラグ部35との間の電気抵抗を低く抑え易い。また、エレクトロマイグレーション耐性の低下も抑え易い。   In the semiconductor device 60 having the above-described configuration, the first damascene wiring portion 53 is in partial contact with each of the upper surface and the side surface of the contact plug portion 35 corresponding to the first damascene wiring portion 53, so that the contact area between the two Is relatively wide. Therefore, it is easy to suppress the electrical resistance between the first damascene wiring portion 53 and the contact plug portion 35. Moreover, it is easy to suppress a decrease in electromigration resistance.

第2ダマシン配線部57と該第2ダマシン配線部57に対応するコンタクトプラグ部35とは、配線部バリアメタル層56のうちでビアコンタクト領域55bの下面を覆う領域全体が上記のコンタクトプラグ部35の上面に接しているので、これら第2ダマシン配線部57と上記のコンタクトプラグ部35との間での電気抵抗も低く抑えられる。また、エレクトロマイグレーション耐性の低下も抑えられる。   The second damascene wiring portion 57 and the contact plug portion 35 corresponding to the second damascene wiring portion 57 are such that the entire region covering the lower surface of the via contact region 55b in the wiring portion barrier metal layer 56 is the contact plug portion 35 described above. Therefore, the electrical resistance between the second damascene wiring portion 57 and the contact plug portion 35 can be kept low. In addition, a decrease in electromigration resistance can be suppressed.

したがって、半導体装置60では、回路素子の集積密度を高めるために各ダマシン配線部の幅狭化を図ったときに、ダマシン配線部とコンタクトプラグ部との間の電気抵抗の増大に起因する性能の低下や信頼性の低下を抑え易い。その結果として、回路素子の集積密度が高く、かつ高性能で信頼性の高いものを得易い。   Therefore, in the semiconductor device 60, when the width of each damascene wiring portion is reduced in order to increase the integration density of circuit elements, performance due to an increase in electrical resistance between the damascene wiring portion and the contact plug portion is obtained. It is easy to suppress degradation and reliability degradation. As a result, it is easy to obtain a high integration density of circuit elements, high performance and high reliability.

このような技術的効果を奏する半導体装置60は、例えば、以下に説明するビアホール形成工程、反応生成物除去工程、およびダマシン配線部形成工程をこの順番で含む方法により製造することができる。以下、図面を適宜参照して各工程を説明する。   The semiconductor device 60 having such a technical effect can be manufactured, for example, by a method including a via hole forming step, a reaction product removing step, and a damascene wiring portion forming step described below in this order. Hereafter, each process is demonstrated with reference to drawings suitably.

<ビアホール形成工程>
ビアホール形成工程では、第2層間絶縁膜の元となる絶縁膜(以下、「第2絶縁膜」という。)にダマシン配線部形成用のビアホールを形成する。このビアホールは、ダマシン配線部形成用の配線溝を上記の第2絶縁膜に形成する前に形成することもできるし、配線溝の形成後に形成することもできる。
<Via hole formation process>
In the via hole forming step, a via hole for forming a damascene wiring portion is formed in an insulating film (hereinafter referred to as “second insulating film”) that is a source of the second interlayer insulating film. This via hole can be formed before the wiring groove for forming the damascene wiring portion is formed in the second insulating film, or can be formed after the wiring groove is formed.

図2−1は、第2絶縁膜の一例を概略的に示す断面図である。同図に示すように、第2絶縁膜45aは、所望数のコンタクトプラグ部35が形成された第1層間絶縁膜30上にライナー膜40(図1参照)の元となる無機膜40a(以下、「第2無機膜40a」という。)を形成した後、この第2無機膜40a上に形成される。   FIG. 2A is a cross-sectional view schematically illustrating an example of the second insulating film. As shown in the figure, the second insulating film 45a is an inorganic film 40a (hereinafter referred to as a base film) of the liner film 40 (see FIG. 1) on the first interlayer insulating film 30 on which a desired number of contact plug portions 35 are formed. , "Second inorganic film 40a"), and then formed on the second inorganic film 40a.

第1層間絶縁膜30は、半導体基板10に複数の回路素子を形成し、これらの回路素子を覆うようにしてエッチングストッパ膜25(図1参照)の元となる無機膜(以下、「第1無機膜」という。)と第1層間絶縁膜30の元となる絶縁膜(以下、「第1絶縁膜」という。)とを形成した後、第1絶縁膜を貫通するスルーホールの形成、および該スルーホールに連設されて第1無機膜を貫通するスルーホールの形成をこの順番で行うことにより得られる。第1無機膜は例えば化学的気相蒸着法(CVD法)により形成され、第1絶縁膜は例えばCVD法または物理的気相蒸着法(PVD法)により所望の無機材料を第1無機膜上に堆積させた後に化学的機械研磨(CMP)により表面を平坦化することで形成される。そして、各スルーホールは、例えば第1絶縁膜上に所定形状のエッチングマスクを形成した状態で当該第1絶縁膜または第1無機膜を異方性エッチングにより選択的に除去することで形成される。   The first interlayer insulating film 30 forms a plurality of circuit elements on the semiconductor substrate 10, covers the circuit elements, and forms an inorganic film (hereinafter referred to as a “first film”) that serves as an etching stopper film 25 (see FIG. 1). An inorganic film) and an insulating film (hereinafter referred to as a “first insulating film”) that is the basis of the first interlayer insulating film 30; The through holes that are connected to the through holes and penetrate the first inorganic film are formed in this order. The first inorganic film is formed by, for example, chemical vapor deposition (CVD), and the first insulating film is formed by applying a desired inorganic material on the first inorganic film by, for example, CVD or physical vapor deposition (PVD). Then, the surface is planarized by chemical mechanical polishing (CMP). Each through hole is formed, for example, by selectively removing the first insulating film or the first inorganic film by anisotropic etching in a state where an etching mask having a predetermined shape is formed on the first insulating film. .

また、各コンタクトプラグ部35は、例えば、プラグ部バリアメタル層の元となる導電膜(以下、「第1導電膜」という。)とプラグ本体となる導電膜(以下、「第2導電膜」という。)とを上述の各スルーホール内および第1層間絶縁膜30上にこの順番で形成した後、第1導電膜および第2導電膜の各々における第1層間絶縁膜30上の領域をCMPにより除去することで形成される。第1導電膜は例えばCVD法やPVD法により形成され、第2導電膜は例えばCVD法により形成される。   Each contact plug portion 35 includes, for example, a conductive film (hereinafter referred to as “first conductive film”) serving as a base of the plug portion barrier metal layer and a conductive film (hereinafter referred to as “second conductive film”) serving as a plug body. Are formed in this order in each of the above-described through holes and on the first interlayer insulating film 30, and then the regions on the first interlayer insulating film 30 in each of the first conductive film and the second conductive film are subjected to CMP. It is formed by removing. The first conductive film is formed by, for example, CVD or PVD, and the second conductive film is formed by, for example, CVD.

なお、各回路素子は、その構造や大きさ等に応じた種々の方法により半導体基板10に形成される。回路素子の1つである電界効果トランジスタ22は、例えば次のようにして形成することができる。まず、シリコン単結晶基板1にP形ウェル3とN形ウェル5と素子分離領域7とが所望のパターンの下に形成された半導体基板10上にゲート絶縁膜12の元となる絶縁膜およびポリシリコン膜をこの順番で積層し、その上に所望形状のエッチングマスクを設けてから当該絶縁膜およびポリシリコン膜を選択的にエッチングして、ゲート絶縁膜12およびポリシリコン電極を得る。   Each circuit element is formed on the semiconductor substrate 10 by various methods according to its structure, size, and the like. The field effect transistor 22 which is one of the circuit elements can be formed as follows, for example. First, an insulating film serving as a source of a gate insulating film 12 and a polycrystal are formed on a semiconductor substrate 10 in which a P-type well 3, an N-type well 5, and an element isolation region 7 are formed under a desired pattern on a silicon single crystal substrate 1. The silicon films are stacked in this order, and an etching mask having a desired shape is provided thereon, and then the insulating film and the polysilicon film are selectively etched to obtain the gate insulating film 12 and the polysilicon electrode.

次に、これらのゲート絶縁膜12およびポリシリコン電極をそれぞれ覆うようにして所定の絶縁膜を形成し、当該絶縁膜をエッチバックして各オフセットスペーサ膜20,20を得る。そして、これらのオフセットスペーサ膜20,20をイオン注入マスクとして利用してP形ウェル3にN形不純物をイオン注入し、当該不純物を熱処理により活性化させて、エクステンション領域19a、19bの元となる低濃度N型不純物拡散領域を得る。   Next, a predetermined insulating film is formed so as to cover the gate insulating film 12 and the polysilicon electrode, and the insulating film is etched back to obtain the offset spacer films 20 and 20. Then, using these offset spacer films 20 and 20 as an ion implantation mask, N-type impurities are ion-implanted into the P-type well 3, and the impurities are activated by heat treatment to become extension regions 19a and 19b. A low concentration N-type impurity diffusion region is obtained.

次に、上述のポリシリコン電極および各オフセットスペーサ膜20,20をそれぞれ覆うようにして所定の絶縁膜を半導体基板10上に形成し、当該絶縁膜をエッチバックして各サイドウォールスペーサ21,21を得る。そして、これらのサイドウォールスペーサ21,21をイオン注入マスクとして利用してP形ウェル3にN形不純物をイオン注入し、当該不純物を熱処理により活性化させて、N形不純物拡散領域16a,18aの元となる高濃度N型不純物拡散領域を得る。このとき、各エクステンション領域19a,19bも形成される。高濃度N型不純物拡散領域でのN型不純物の注入深さは、上述した低濃度N型不純物拡散領域でのN型不純物の注入深さよりも深い。   Next, a predetermined insulating film is formed on the semiconductor substrate 10 so as to cover the polysilicon electrode and the offset spacer films 20 and 20, respectively, and the insulating film is etched back so that the side wall spacers 21 and 21 are formed. Get. Then, using these sidewall spacers 21 and 21 as an ion implantation mask, N-type impurities are ion-implanted into the P-type well 3, and the impurities are activated by heat treatment, so that the N-type impurity diffusion regions 16a and 18a are formed. A high-concentration N-type impurity diffusion region is obtained as a base. At this time, the extension regions 19a and 19b are also formed. The N-type impurity implantation depth in the high-concentration N-type impurity diffusion region is deeper than the N-type impurity implantation depth in the low-concentration N-type impurity diffusion region described above.

この後、ポリシリコン電極および各高濃度N型不純物拡散領域をそれぞれ覆うようにして例えばPVD法によりニッケル(Ni)、コバルト(Co)、または白金(Pt)等からなる所望の高融点金属膜を形成し、熱処理により当該高融点金属膜とその下のポリシリコン電極および各高濃度N型不純物拡散領域とを反応させて、ポリシリコン電極の上部および各高濃度N型不純物拡散領域の上部をそれぞれ金属シリサイド化する。これにより、ポリシリコン領域14aと金属シリサイド領域14bとを有するゲート電極14が得られると共に、N形不純物拡散領域16aと金属シリサイド領域16bとを有するソース領域16、およびN形不純物拡散領域18aと金属シリサイド領域18bとを有するドレイン領域18が得られ、電界効果トランジスタ22が得られる。   Thereafter, a desired refractory metal film made of nickel (Ni), cobalt (Co), platinum (Pt) or the like is formed by, for example, PVD so as to cover the polysilicon electrode and each high-concentration N-type impurity diffusion region. Forming and reacting the refractory metal film with the underlying polysilicon electrode and each high-concentration N-type impurity diffusion region by heat treatment, so that the upper portion of the polysilicon electrode and the upper portion of each high-concentration N-type impurity diffusion region are Metal silicide. Thereby, gate electrode 14 having polysilicon region 14a and metal silicide region 14b is obtained, source region 16 having N-type impurity diffusion region 16a and metal silicide region 16b, and N-type impurity diffusion region 18a and metal A drain region 18 having a silicide region 18b is obtained, and a field effect transistor 22 is obtained.

ダマシン配線部形成用のビアホールは、例えば、図2−1に示した第2絶縁膜45a上に所定形状のエッチングマスクを設け、第2無機膜40aをエッチングストッパとして利用しつつ第2絶縁膜45aを異方性エッチングにより選択的にパターニングして当該第2絶縁膜45に貫通孔を形成した後、上記のエッチングマスクを引き続きエッチングマスクとして用いて第2無機膜40aを選択的にパターニングして当該第2無機膜40aに貫通孔を形成することで得られる。第2無機膜40aにおける上記の貫通孔の形成は例えばドライエッチングにより行われ、製造ばらつきを考慮して、第2無機膜40aの膜厚分程度のオーバエッチングが起こるように条件設定される。   The via hole for forming the damascene wiring portion is formed, for example, by providing an etching mask having a predetermined shape on the second insulating film 45a shown in FIG. 2A and using the second inorganic film 40a as an etching stopper. Is selectively patterned by anisotropic etching to form a through hole in the second insulating film 45, and then the second inorganic film 40a is selectively patterned using the etching mask as an etching mask. It is obtained by forming a through hole in the second inorganic film 40a. The through holes are formed in the second inorganic film 40a by, for example, dry etching, and conditions are set so that overetching corresponding to the thickness of the second inorganic film 40a occurs in consideration of manufacturing variations.

前述したように、ダマシン配線部形成用のビアホールはダマシン配線部形成用の配線溝を第2絶縁膜45aに形成する前に形成することもできるし、配線溝の形成後に形成することもできる。配線溝の形成は、第2絶縁膜45a上に所定形状のエッチングマスクを設けて当該第2絶縁膜45aを異方性エッチングにより選択的にパターニングすることで得られる。第2無機膜40aに上述のようにして貫通孔を形成することによりライナー膜40が得られ、第2絶縁膜45aに上述のようにして貫通孔および配線溝を形成することにより第2層間絶縁膜45が得られる。   As described above, the via hole for forming the damascene wiring part can be formed before the wiring groove for forming the damascene wiring part is formed in the second insulating film 45a, or can be formed after the wiring groove is formed. The formation of the wiring groove can be obtained by providing an etching mask having a predetermined shape on the second insulating film 45a and selectively patterning the second insulating film 45a by anisotropic etching. The liner film 40 is obtained by forming the through hole in the second inorganic film 40a as described above, and the second interlayer insulation is formed by forming the through hole and the wiring groove in the second insulating film 45a as described above. A membrane 45 is obtained.

図2−2は第2層間絶縁膜の一例を概略的に示す断面図であり、図2−3は図2−2における一点鎖線L2で囲まれた領域の拡大図である。図2−2に示すように、第2層間絶縁膜45には、対応するコンタクトプラグ部35に対してアライメントずれを起こしているビアホールVH1と、アライメントずれを実質的に起こしていないビアホールVH2とが形成されている。また、配線溝Tが所定のパターンで形成されている。同図においては、各ビアホールVH1,VH2と配線溝Tとの境界を一点鎖線L1で示している。 Figure 2-2 is a sectional view showing an example of the second interlayer insulating film schematically, Figure 2-3 is an enlarged view of a region surrounded by one-dot chain line L 2 in Figure 2-2. As shown in FIG. 2B, in the second interlayer insulating film 45, the via hole VH 1 in which the misalignment with respect to the corresponding contact plug portion 35 is caused and the via hole VH 2 in which the misalignment is not substantially caused. And are formed. Further, the wiring trench T is formed in a predetermined pattern. In the figure, the boundaries between the via holes VH 1 and VH 2 and the wiring trench T are indicated by a one-dot chain line L 1 .

上記のビアホールVH1は、2つのコンタクトプラグ部35,35のうちでドレイン領域18に一端が接しているコンタクトプラグ部35に対してアライメントずれを起こした状態で形成されており、このビアホールVH1の一部は上記のコンタクトプラグ部35の上面に達して当該上面で止まっているものの、残りの部分はライナー膜40の膜厚と同程度の深さまで第1層間絶縁膜30に侵入している。そして、図2−2および図2−3に示すように、ビアホールVH1に対応するコンタクトプラグ部35では、プラグ部バリアメタル層35bの側面上部のうちでビアホールVH1に面している領域上に、前述のオーバエッチングの際に生じた反応生成物が再付着して反応生成物層BPを形成している。第1層間絶縁膜30が電気絶縁性材料により形成されていることから、上記の反応生成物層BPも電気絶縁性を有している。 The above via hole VH 1 is formed in a state that caused misalignment with respect to the contact plug portion 35 which is one end to the drain region 18 in contact with the two contact plugs 35 and 35, the via holes VH 1 Although a part of the contact reaches the upper surface of the contact plug portion 35 and stops at the upper surface, the remaining portion penetrates into the first interlayer insulating film 30 to the same depth as the film thickness of the liner film 40. . Then, as shown in Figure 2-2 and Figure 2-3, the contact plug 35 corresponding to the via hole VH 1, on a region facing the via hole VH 1 in the side surface upper portion of the plug portion the barrier metal layer 35b In addition, the reaction product generated in the above-described over-etching is redeposited to form the reaction product layer BP. Since the first interlayer insulating film 30 is made of an electrically insulating material, the reaction product layer BP has electrical insulation.

一方、ビアホールVH2は、2つのコンタクトプラグ部35,35のうちでソース領域16に一端が接しているコンタクトプラグ部35に対して実質的にアライメントずれを起こすことなく形成されており、このビアホールVH2は上記のコンタクトプラグ部35の上面に達して当該上面で止まっている。 On the other hand, the via hole VH 2 is formed without causing a substantial misalignment with respect to the contact plug part 35 of which the one end is in contact with the source region 16 of the two contact plug parts 35, 35. VH 2 reaches the upper surface of the contact plug portion 35 and stops at the upper surface.

<反応生成物除去工程>
反応生成物除去工程では、ビアホール形成工程で生じた反応生成物層BP(図2−2参照)を除去する。反応生成物層BPは第1層間絶縁膜30(図2−2参照)に比べてウェットエッチングを受け易いので、第1層間絶縁膜30を選択的にウェットエッチングすることができるエッチャントを用いて短時間のウェットエッチングを施すことにより、反応生成物層BPを容易に除去することができる。例えば、第1層間絶縁膜30がシリコン酸化物により形成されている場合の反応生成物層BPの除去は、弗酸系のエッチング液を用いて短時間のウェットエッチングを施すことにより行われる。
<Reaction product removal step>
In the reaction product removing step, the reaction product layer BP (see FIG. 2-2) generated in the via hole forming step is removed. Since the reaction product layer BP is more susceptible to wet etching than the first interlayer insulating film 30 (see FIG. 2-2), the reaction product layer BP is short using an etchant that can selectively wet-etch the first interlayer insulating film 30. By performing wet etching for a time, the reaction product layer BP can be easily removed. For example, when the first interlayer insulating film 30 is formed of silicon oxide, the reaction product layer BP is removed by performing wet etching for a short time using a hydrofluoric acid-based etchant.

図2−4は、反応生成物除去工程まで経た第2層間絶縁膜および各コンタクトプラグ部を概略的に示す断面図である。同図に示すように、反応生成物除去工程で反応生成物層BP(図2−3参照)を除去することにより、ビアホールVH1に対応するコンタクトプラグ部35では上面が部分的にビアホールVH1に露出するのみならず、側面上部(プラグ部バリアメタル層35bの側面上部)も部分的にビアホールVH1に露出することとなる。 FIG. 2-4 is a cross-sectional view schematically showing the second interlayer insulating film and each contact plug portion that have gone through the reaction product removal step. As shown in the figure, by removing the reaction product layer BP (see FIG. 2-3) in the reaction product removing step, the upper surface of the contact plug portion 35 corresponding to the via hole VH 1 is partially partially exposed to the via hole VH 1. not only exposed to, (the upper side surface of the plug portion the barrier metal layer 35b) side upper also partially and thus exposed to the via hole VH 1.

なお、ビアホールVH1に対応するコンタクトプラグ部35の側面上部に、ビアホールVH1の形成時に当該コンタクトプラグ部35の上面の陰になって第1層間絶縁膜30が薄く残存していたときでも、当該残存する第1層間絶縁膜を上述のウェットエッチングにより除去して、上記コンタクトプラグ部35の側面上部を露出させることができる。このとき、各ビアホールVH1,VH2および各配線溝Tそれぞれの寸法は、エッチング時間が短時間であることから大きくは変化しない。 Incidentally, the upper side surface of the contact plug portion 35 corresponding to the via hole VH 1, even when the first interlayer insulating film 30 in the shadow of the upper surface of the contact plug portion 35 has remained thin during the formation of the via hole VH 1, The remaining first interlayer insulating film can be removed by the wet etching described above to expose the upper side surface of the contact plug portion 35. At this time, the dimensions of the via holes VH 1 and VH 2 and the wiring trenches T do not change greatly because the etching time is short.

<ダマシン配線部形成工程>
ダマシン配線部形成工程では、第2層間絶縁膜にダマシン配線部を形成する。ダマシン配線部は、例えば、配線部バリアメタル層52,56(図1参照)の元となる導電膜(以下、「第3導電膜」という。)を前述した各ビアホールVH1,VH2内、各配線溝T内、および第2層間絶縁膜45上に形成し、電解メッキにより第3導電膜上に析出させた銅で各ビアホールVH1,VH2および各配線溝Tを埋めた後、第3導電膜のうちで第2層間絶縁膜45上に位置する領域および第2層間絶縁膜45上にあふれた銅をCMPにより除去することで得られる。
<Damascene wiring section formation process>
In the damascene wiring portion forming step, a damascene wiring portion is formed in the second interlayer insulating film. The damascene wiring portion includes, for example, a conductive film (hereinafter referred to as “third conductive film”) serving as a base of the wiring portion barrier metal layers 52 and 56 (see FIG. 1) in each of the via holes VH 1 and VH 2 described above. After filling each via hole VH 1 , VH 2 and each wiring trench T with copper formed in each wiring trench T and on the second interlayer insulating film 45 and deposited on the third conductive film by electrolytic plating, Of the three conductive films, the region located on the second interlayer insulating film 45 and the copper overflowing on the second interlayer insulating film 45 are removed by CMP.

図2−5は、ダマシン配線部の一例を概略的に示す断面図である。同図には、アライメントずれを起こした第1ダマシン配線部53とアライメントずれを実質的に起こしていない第2ダマシン配線部57とが示されている。そして、前述した反応生成物除去工程で反応生成物層BP(図2−2参照)が除去されていることから、第1ダマシン配線部53は該第1ダマシン配線部53に対応するコンタクトプラグ部35の上面および側面上の各々と部分的に接している。   FIG. 2-5 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a damascene wiring portion. The figure shows a first damascene wiring portion 53 that has undergone misalignment and a second damascene wiring portion 57 that has not substantially caused misalignment. Since the reaction product layer BP (see FIG. 2-2) is removed in the reaction product removal step described above, the first damascene wiring portion 53 is a contact plug portion corresponding to the first damascene wiring portion 53. 35 is in partial contact with each of the top and side surfaces of 35.

この後、第2層間絶縁膜45上にライナー膜および層間絶縁膜をこの順番で繰り返し積層し、かつ各層間絶縁膜には複数の配線および複数のビアコンタクトをそれぞれ形成することにより半導体基板10上に所望の多層配線部を構築する。このようにして多層配線部まで構築することにより、図1に示した半導体装置60が得られる。   Thereafter, a liner film and an interlayer insulating film are repeatedly laminated in this order on the second interlayer insulating film 45, and a plurality of wirings and a plurality of via contacts are formed on each interlayer insulating film, thereby forming the semiconductor film 10 on the semiconductor substrate 10. A desired multilayer wiring portion is constructed. The semiconductor device 60 shown in FIG. 1 is obtained by constructing the multilayer wiring portion in this way.

実施の形態2.
本発明の半導体装置において第1層間絶縁膜と第2層間絶縁膜との間にライナー膜を介在させる場合、第1ダマシン配線部におけるビアコンタクト領域は、ライナー膜の膜厚の3倍程度の深さまで第1層間絶縁膜に侵入させることもできる。
Embodiment 2. FIG.
In the semiconductor device of the present invention, when a liner film is interposed between the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film, the via contact region in the first damascene wiring portion has a depth of about three times the thickness of the liner film. It is also possible to penetrate the first interlayer insulating film.

図3は、第1ダマシン配線部におけるビアコンタクト領域の第1層間絶縁膜への侵入深さが深い半導体装置の一例を概略的に示す断面図である。同図に示す半導体装置70では、第1ダマシン配線部63におけるビアコンタクト領域61b中の領域R2がライナー膜40の膜厚の3倍程度の深さまで第1層間絶縁膜30に侵入している。半導体装置70における他の構成は図1に示した半導体装置60の構成と同様であるので、図3に示した構成要素のうちで図1に示した構成要素と共通するものについては、図1で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of a semiconductor device having a deep penetration depth of the via contact region into the first interlayer insulating film in the first damascene wiring portion. In the semiconductor device 70 shown in the figure, the region R 2 in the via contact region 61 b in the first damascene wiring part 63 penetrates into the first interlayer insulating film 30 to a depth of about three times the film thickness of the liner film 40. . Since the other configuration of the semiconductor device 70 is the same as that of the semiconductor device 60 shown in FIG. 1, among the components shown in FIG. 3, the same components as those shown in FIG. The same reference numerals as those used in FIG.

上述の構成を有する半導体装置70では、第1ダマシン配線部63を構成している配線部バリアメタル層62のうちで領域R2の周囲に位置する領域と、当該第1ダマシン配線部63に対応するコンタクトプラグ部35の側面上部との接触面積が図1に示した半導体装置60におけるよりも広くなる。このため半導体装置70では、半導体装置60に比べても、各ダマシン配線部の幅狭化を図ったときにダマシン配線部とコンタクトプラグ部との間の電気抵抗が増大することに起因する性能の低下や信頼性の低下を抑え易い。回路素子の集積密度が高く、かつ高性能で信頼性の高いものを更に得易い。 In the semiconductor device 70 having the above-described configuration, a region located around the region R 2 in the wiring portion barrier metal layer 62 constituting the first damascene wiring portion 63 corresponds to the first damascene wiring portion 63. The contact area with the upper part of the side surface of the contact plug portion 35 is larger than that in the semiconductor device 60 shown in FIG. For this reason, in the semiconductor device 70, even when compared with the semiconductor device 60, when the width of each damascene wiring portion is reduced, the electrical resistance between the damascene wiring portion and the contact plug portion increases. It is easy to suppress degradation and reliability degradation. It is easier to obtain a circuit element with a high integration density, high performance and high reliability.

なお、上述した領域R2の第1層間絶縁膜30への侵入深さがライナー膜40の膜厚の3倍を超えると、第1ダマシン配線部63の配線領域61aが形成される配線溝の肩が落ち易くなるので、上記の侵入深さはライナー膜40の膜厚の3倍程度以下とすることが好ましい。また、半導体装置70での配線間容量や配線抵抗を半導体装置60での配線間容量または配線抵抗と同程度としようとする場合には、図3に示した第1ダマシン配線部63における領域R2の第1層間絶縁膜30への侵入深さが図1に示した第1ダマシン配線部53における領域R2の第1層間絶縁膜30への侵入深さよりも深くなった分、半導体装置70での第2層間絶縁膜45の膜厚を半導体装置60での第2層間絶縁膜45の膜厚よりも薄くすることが好ましい。 When the penetration depth of the region R 2 into the first interlayer insulating film 30 exceeds three times the film thickness of the liner film 40, the wiring groove in which the wiring region 61a of the first damascene wiring part 63 is formed is formed. Since the shoulder is easily dropped, the penetration depth is preferably about three times or less the thickness of the liner film 40. Further, in the case where the inter-wiring capacitance or wiring resistance in the semiconductor device 70 is to be approximately the same as the inter-wiring capacitance or wiring resistance in the semiconductor device 60, the region R in the first damascene wiring section 63 shown in FIG. The depth of penetration of the first interlayer insulating film 30 into the first interlayer insulating film 30 shown in FIG. 1 is greater than the depth of penetration of the region R 2 into the first interlayer insulating film 30 in the first damascene wiring portion 53 shown in FIG. It is preferable to make the film thickness of the second interlayer insulating film 45 in FIG. 2 smaller than the film thickness of the second interlayer insulating film 45 in the semiconductor device 60.

実施の形態3.
本発明の半導体装置においては、第1層間絶縁膜上にライナー膜を介することなく第2層間絶縁膜を直接積層することもできる。図4は、第1層間絶縁膜上に第2層間絶縁膜が直接積層されている半導体装置の一例を概略的に示す断面図である。同図に示す半導体装置80は、第1層間絶縁膜30上にライナー膜を介することなく第2層間絶縁膜45が直接積層されている点を除き、図3に示した半導体装置70と同様の構成を有している。図4においては、図3に示した構成要素と共通するものに当該図3で用いた参照符号と同じ参照符号を付してある。
Embodiment 3 FIG.
In the semiconductor device of the present invention, the second interlayer insulating film can be directly laminated on the first interlayer insulating film without a liner film. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of a semiconductor device in which a second interlayer insulating film is directly stacked on the first interlayer insulating film. The semiconductor device 80 shown in the figure is the same as the semiconductor device 70 shown in FIG. 3 except that the second interlayer insulating film 45 is directly laminated on the first interlayer insulating film 30 without a liner film. It has a configuration. In FIG. 4, the same reference numerals as those used in FIG. 3 are assigned to the components common to those shown in FIG.

このような構成を有する半導体装置80では、図3に示した半導体装置70と同様に、各ダマシン配線部の幅狭化を図ったときにダマシン配線部とコンタクトプラグ部との間の電気抵抗が増大することに起因する性能の低下や信頼性の低下を抑え易い。回路素子の集積密度が高く、かつ高性能で信頼性の高いものを更に得易い。また、実施の形態1または実施の形態2で説明した各半導体装置60,70に比べて配線間容量や配線層間容量の低減を図り易い。さらに、第1層間絶縁膜30上にライナー膜を形成しないことから工数が減り、プロセスフローが容易化される。   In the semiconductor device 80 having such a configuration, similarly to the semiconductor device 70 shown in FIG. 3, when the width of each damascene wiring portion is reduced, the electrical resistance between the damascene wiring portion and the contact plug portion is reduced. It is easy to suppress performance degradation and reliability degradation due to the increase. It is easier to obtain a circuit element with a high integration density, high performance and high reliability. In addition, it is easier to reduce the wiring capacitance and the wiring interlayer capacitance than the semiconductor devices 60 and 70 described in the first embodiment or the second embodiment. Further, since the liner film is not formed on the first interlayer insulating film 30, the number of steps is reduced and the process flow is facilitated.

なお、実施の形態2で説明した半導体装置70におけるのと同様に、半導体装置80におけるビアコンタクト領域61bの第1層間絶縁膜30への侵入深さは、配線領域61aが形成される配線溝の肩が落ちないように適宜選定される。   As in the semiconductor device 70 described in the second embodiment, the penetration depth of the via contact region 61b into the first interlayer insulating film 30 in the semiconductor device 80 is the wiring groove in which the wiring region 61a is formed. Appropriately selected so that the shoulder does not fall.

実施の形態4.
本発明の半導体装置においては、ダマシン配線部と該ダマシン配線部に対応するコンタクトプラグとの間に、導電性材料により形成されたキャップ層を介在させることができる。上記のキャップ層は、第1ダマシン配線部と該第1ダマシン配線部に対応するコンタクトプラグとの間、および第2ダマシン配線部と該第2ダマシン配線部に対応するコンタクトプラグとの間にそれぞれ配置される。
Embodiment 4 FIG.
In the semiconductor device of the present invention, a cap layer formed of a conductive material can be interposed between the damascene wiring portion and the contact plug corresponding to the damascene wiring portion. The cap layer is formed between the first damascene wiring portion and the contact plug corresponding to the first damascene wiring portion, and between the second damascene wiring portion and the contact plug corresponding to the second damascene wiring portion, respectively. Be placed.

図5は、上述のキャップ層を有する半導体装置の一例を概略的に示す断面図である。同図に示す半導体装置90では、第1ダマシン配線部63と該第1ダマシン配線部63に対応するコンタクトプラグ部35との間に第1キャップ層83aが介在し、第2ダマシン配線部57と該第2ダマシン配線部57に対応するコンタクトプラグ部35との間に第2キャップ層83bが介在している。図5に示す構成要素のうちで図4に示した構成要素と機能が共通するものについては、図4で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。   FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of a semiconductor device having the cap layer described above. In the semiconductor device 90 shown in the figure, a first cap layer 83a is interposed between the first damascene wiring section 63 and the contact plug section 35 corresponding to the first damascene wiring section 63, and the second damascene wiring section 57 and A second cap layer 83 b is interposed between the contact plug portion 35 corresponding to the second damascene wiring portion 57. Among the components shown in FIG. 5, those having the same functions as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference symbols as those used in FIG.

上記の第1キャップ層83aは、第1ダマシン配線部63を構成する配線部バリアメタル層62の形成に先だち、ビアホールVH1(図2−4参照)に露出しているコンタクトプラグ部35(第1ダマシン配線部63に対応するもの)の上面と側面上部とに選択的に形成されたものである。第1ダマシン配線部63は第1キャップ層83aを覆うようにして該第1キャップ層83aに接している。 Prior to the formation of the wiring portion barrier metal layer 62 constituting the first damascene wiring portion 63, the first cap layer 83a is formed in the contact plug portion 35 (first plug) exposed in the via hole VH 1 (see FIG. 2-4). 1 corresponding to one damascene wiring portion 63) and selectively formed on the upper surface and the upper side surface. The first damascene wiring part 63 is in contact with the first cap layer 83a so as to cover the first cap layer 83a.

ビアホールVH1の垂直断面形状がビアコンタクト部61bの垂直断面形状に対応した逆メサ形であることから、ビアホールVH1に露出している第1キャップ層83aの露出面の総面積は、当該第1キャップ層83aを設ける前にビアホールVH1に露出していたコンタクトプラグ部35の露出面の総面積よりも広い。したがって、第1ダマシン配線部63と第1キャップ層83aとの接触面積は、第1キャップ層83aを設けることなく第1ダマシン配線部63を形成したときの当該第1ダマシン配線部63と上記のコンタクトプラグ部35との接触面積に比べて広い。 Since the vertical cross section of the via hole VH 1 is inverted mesa shape that corresponds to the vertical cross-section of the via contact portion 61b, the total area of the exposed surface of the first cap layer 83a which is exposed to the via hole VH 1 is the first It is wider than the total area of the exposed surface of the contact plug portion 35 exposed to the via hole VH 1 before the one cap layer 83a is provided. Therefore, the contact area between the first damascene wiring portion 63 and the first cap layer 83a is such that the first damascene wiring portion 63 when the first damascene wiring portion 63 is formed without providing the first cap layer 83a and the above-described area. The contact area with the contact plug portion 35 is large.

一方、上記の第2キャップ層83bは、第2ダマシン配線部57を構成する配線部バリアメタル層56の形成に先だち、ビアホールVH2(図2−4参照)に露出しているコンタクトプラグ部35(第2ダマシン配線部35に対応するもの)の上面に選択的に形成されたものである。第2ダマシン配線部57は、第2キャップ層83bを覆うようにして該第2キャップ層83bに接している。 On the other hand, the second cap layer 83b is exposed to the via plug VH 2 (see FIG. 2-4) prior to the formation of the wiring part barrier metal layer 56 constituting the second damascene wiring part 57. It is selectively formed on the upper surface of (corresponding to the second damascene wiring part 35). The second damascene wiring part 57 is in contact with the second cap layer 83b so as to cover the second cap layer 83b.

ビアホールVH2の垂直断面形状がビアコンタクト部55bの垂直断面形状に対応した逆メサ形であることから、第2キャップ層83bの上面の面積は、当該第2キャップ層83bを設ける前における上記コンタクトプラグ部35の上面の面積よりも広い。したがって、第2ダマシン配線部57と第2キャップ層83bとの接触面積は、第2キャップ層83bを設けることなく第2ダマシン配線部57を形成したときの当該第2ダマシン配線部63と上記のコンタクトプラグ部35との接触面積に比べて広い。 Since the vertical cross-sectional shape of the via hole VH 2 is an inverted mesa shape corresponding to the vertical cross-sectional shape of the via contact portion 55b, the area of the upper surface of the second cap layer 83b is equal to the contact before the second cap layer 83b is provided. It is wider than the area of the upper surface of the plug part 35. Therefore, the contact area between the second damascene wiring portion 57 and the second cap layer 83b is the same as that of the second damascene wiring portion 63 when the second damascene wiring portion 57 is formed without providing the second cap layer 83b. The contact area with the contact plug portion 35 is large.

このように、半導体装置90では各ダマシン配線部63,57と該ダマシン配線部63,57に対応するコンタクトプラグ部35との接触面積が第1キャップ層83aや第2キャップ層83bがない場合に比べて広くなっているので、図4に示した半導体装置80に比べても、各ダマシン配線部の幅狭化を図ったときにダマシン配線部とコンタクトプラグ部との間の電気抵抗が増大することに起因する性能の低下や信頼性の低下を抑え易い。回路素子の集積密度が高く、かつ高性能で信頼性の高いものを更に得易い。   As described above, in the semiconductor device 90, when the contact area between each damascene wiring portion 63, 57 and the contact plug portion 35 corresponding to the damascene wiring portion 63, 57 is not the first cap layer 83a or the second cap layer 83b. Since it is wider than the semiconductor device 80 shown in FIG. 4, the electrical resistance between the damascene wiring portion and the contact plug portion increases when the width of each damascene wiring portion is reduced. In particular, it is easy to suppress a decrease in performance and a decrease in reliability. It is easier to obtain a circuit element with a high integration density, high performance and high reliability.

このような半導体装置90は、例えば、実施の形態1で説明した反応生成物除去工程を行った後にキャップ層形成工程を行い、その後、実施の形態1で説明したダマシン配線部形成工程を行うことにより得られる。   In such a semiconductor device 90, for example, the cap layer forming process is performed after the reaction product removing process described in the first embodiment is performed, and then the damascene wiring section forming process described in the first embodiment is performed. Is obtained.

図6は、上記のキャップ層形成工程で形成されるキャップ層の一例を概略的に示す断面図である。同図に示すように、各キャップ層83a,83bは、コンタクトプラグ部35の表面のうちで対応するビアホールVH1,VH2に露出している領域上に選択的に形成される。例えばタングステンシリサイドにより各キャップ層83a,83bを形成しようとする場合には、六フッ化タングステン(WF6)とシランガスとを原料ガスとして用いたCVD法を適用することにより、各キャップ層83a,83bを所望箇所に選択的に形成することができる。なお、図6に示した構成要素のうちで図2−4または図4に示した構成要素と共通するものについては、図2−4または図4で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。 FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of the cap layer formed in the cap layer forming step. As shown in the figure, each of the cap layers 83a and 83b is selectively formed on the surface of the contact plug portion 35 exposed on the corresponding via holes VH 1 and VH 2 . For example, when the cap layers 83a and 83b are to be formed of tungsten silicide, the cap layers 83a and 83b are formed by applying a CVD method using tungsten hexafluoride (WF 6 ) and silane gas as source gases. Can be selectively formed at a desired location. 6 that are the same as those shown in FIG. 2-4 or FIG. 4 are assigned the same reference numerals as those used in FIG. 2-4 or FIG. The description is omitted.

以上、本発明の半導体装置について実施の形態を4つ挙げて説明したが、前述のように本発明はこれらの形態に限定されるものではない。例えば、第2ダマシン配線部は必須の構成要件ではなく、第2層間絶縁膜に形成される全てのダマシン配線部が第1ダマシン配線部であってもよい。   As mentioned above, although four embodiments of the semiconductor device of the present invention have been described, the present invention is not limited to these embodiments as described above. For example, the second damascene wiring portion is not an essential constituent element, and all the damascene wiring portions formed in the second interlayer insulating film may be the first damascene wiring portion.

また、個々のダマシン配線部におけるビアコンタクト領域を底面視したときの寸法は、当該ダマシン配線部に対応するコンタクトプラグ部の上面の寸法よりも小さくしなければならないというものではなく、対応するコンタクトプラグ部の上面と同じ寸法にすることもできるし、対応するコンタクトプラグ部の上面の寸法よりも大きくすることもできる。   In addition, the size of the via contact region in the individual damascene wiring section when viewed from the bottom is not necessarily smaller than the dimension of the upper surface of the contact plug section corresponding to the damascene wiring section, and the corresponding contact plug. It can be the same size as the top surface of the part, or can be larger than the top surface size of the corresponding contact plug part.

図7は、個々のダマシン配線部におけるビアコンタクト領域を底面視したときの寸法が、当該ダマシン配線部に対応するコンタクトプラグ部の上面の寸法よりも大きい半導体装置の一例を概略的に示す断面図である。同図に示す半導体装置100では、第2層間絶縁膜45に形成されている第1ダマシン配線部93のビアコンタクト領域91bを底面視したときの寸法、および第2ダマシン配線部97のビアコンタクト領域95bを底面視したときの寸法が、それぞれ、当該ダマシン配線部93,97に対応するコンタクトプラグ部35の上面の寸法よりも大きくなるように設計されている。   FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of a semiconductor device in which the size of the via contact region in each damascene wiring portion when viewed from the bottom is larger than the size of the upper surface of the contact plug portion corresponding to the damascene wiring portion. It is. In the semiconductor device 100 shown in the figure, the size of the first damascene wiring portion 93 formed in the second interlayer insulating film 45 when viewed from the bottom and the via contact region of the second damascene wiring portion 97. The dimensions when the bottom surface view of 95b is designed to be larger than the dimensions of the upper surface of the contact plug portion 35 corresponding to the damascene wiring portions 93 and 97, respectively.

第1ダマシン配線部93は、対応するコンタクトプラグ部35の上面および側面上部の各々と部分的に接している。一方、第2ダマシン配線部97は、対応するコンタクトプラグ部35の上面全体に接すると共に側面上部の全周に亘って接している。なお、図7に示した構成要素のうちで図1に示した構成要素と共通するものについては、図1で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。本発明の半導体装置については、上述した以外にも種々の変更、修飾、組合せ等が可能である。   The first damascene wiring portion 93 is in partial contact with each of the upper surface and upper side surface of the corresponding contact plug portion 35. On the other hand, the second damascene wiring portion 97 is in contact with the entire upper surface of the corresponding contact plug portion 35 and is in contact with the entire periphery of the upper side surface. 7 that are the same as those shown in FIG. 1 are assigned the same reference numerals as those used in FIG. 1 and description thereof is omitted. The semiconductor device of the present invention can be variously changed, modified, combined, etc. in addition to those described above.

本発明の半導体装置の一例を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing roughly an example of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置を製造するにあたって形成されて第2層間絶縁膜の元となる第2絶縁膜の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly an example of the 2nd insulating film which is formed in manufacturing the semiconductor device of this invention, and becomes the origin of the 2nd interlayer insulating film. 本発明の半導体装置を製造するにあたって形成される第2層間絶縁膜の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly an example of the 2nd interlayer insulation film formed in manufacturing the semiconductor device of this invention. 図2−2における一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。It is an enlarged view of the area | region enclosed with the dashed-dotted line in FIG. 本発明の半導体装置を製造するにあたって行われる反応生成物除去工程まで経た第2層間絶縁膜および各コンタクトプラグ部を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the 2nd interlayer insulation film and each contact plug part which passed through the reaction product removal process performed in manufacturing the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置を製造するにあたって行われるダマシン配線部形成工程で形成されるダマシン配線部の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly an example of the damascene wiring part formed in the damascene wiring part formation process performed in manufacturing the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置のうちで第1ダマシン配線部におけるビアコンタクト領域の第1層間絶縁膜への侵入深さが深いものの一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly an example of the penetration depth to the 1st interlayer insulation film of the via contact area | region in a 1st damascene wiring part among the semiconductor devices of this invention. 本発明の半導体装置のうちで第1層間絶縁膜上に第2層間絶縁膜が直接積層されているものの一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly an example of what laminated | stacked the 2nd interlayer insulation film directly on the 1st interlayer insulation film among the semiconductor devices of this invention. 本発明の半導体装置のうちでダマシン配線部と該ダマシン配線部に対応するコンタクトプラグとの間にキャップ層を介在させたものの一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly an example of what interposed the cap layer between the damascene wiring part and the contact plug corresponding to this damascene wiring part among the semiconductor devices of this invention. 図5に示した半導体装置を製造するにあたって行われるキャップ層形成工程で形成されるキャップ層の一例を概略的に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cap layer formed in a cap layer forming process performed when manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 5. 本発明の半導体装置のうちで、個々のダマシン配線部におけるビアコンタクト領域を底面視したときの寸法が当該ダマシン配線部に対応するコンタクトプラグ部の上面の寸法よりも大きいものの一例を概略的に示す断面図である。1 schematically shows an example of a semiconductor device according to the present invention in which a size of a via contact region in each damascene wiring portion when viewed from the bottom is larger than that of a contact plug portion corresponding to the damascene wiring portion. It is sectional drawing.

符号の説明Explanation of symbols

10 半導体基板
22 電界効果トランジスタ(回路素子)
30 第1層間絶縁膜
35 コンタクトプラグ部
35a プラグ本体
35b プラグ部バリアメタル層
40 ライナー膜
45 第2層間絶縁膜
51,61,91 ダマシン本体
51a,61a,91a 配線領域
51b,61b,91b ビアコンタクト領域
52,62,92 配線部バリアメタル層
53,63,93 第1ダマシン配線部
55,95 ダマシン本体
55a,95a 配線領域
55b,95b ビアコンタクト領域
56,96 配線部バリアメタル層
57,97 第2ダマシン配線部
60,70,80,90,100 半導体装置
83a 第1キャップ層
83b 第2キャップ層
10 Semiconductor substrate 22 Field effect transistor (circuit element)
30 1st interlayer insulation film 35 Contact plug part 35a Plug body 35b Plug part barrier metal layer 40 Liner film 45 2nd interlayer insulation film 51, 61, 91 Damascene body 51a, 61a, 91a Wiring area 51b, 61b, 91b Via contact area 52, 62, 92 Wiring part barrier metal layer 53, 63, 93 First damascene wiring part 55, 95 Damascene main body 55a, 95a Wiring area 55b, 95b Via contact area 56, 96 Wiring part barrier metal layer 57, 97 Second damascene Wiring unit 60, 70, 80, 90, 100 Semiconductor device 83a First cap layer 83b Second cap layer

Claims (6)

半導体基板と、該半導体基板に形成された複数の回路素子と、該複数の回路素子を覆うようにして前記半導体基板上に形成された第1層間絶縁膜と、該第1層間絶縁膜を貫通する複数のコンタクトプラグ部と、前記第1層間絶縁膜上に積層された第2層間絶縁膜と、該第2層間絶縁膜に形成された複数のダマシン配線部とを備え、前記複数のダマシン配線部の各々は、前記半導体基板に形成された所定の回路素子に所定のコンタクトプラグ部を介して接続される半導体装置であって、
前記複数のダマシン配線部は、対応するコンタクトプラグ部の上面と側面上部とにそれぞれ部分的に接する少なくとも1つの第1ダマシン配線部を含むことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate, a plurality of circuit elements formed on the semiconductor substrate, a first interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate so as to cover the plurality of circuit elements, and the first interlayer insulating film penetrating A plurality of contact plug parts, a second interlayer insulating film laminated on the first interlayer insulating film, and a plurality of damascene wiring parts formed on the second interlayer insulating film, Each of the units is a semiconductor device connected to a predetermined circuit element formed on the semiconductor substrate via a predetermined contact plug unit,
The plurality of damascene wiring portions include at least one first damascene wiring portion that is in partial contact with the upper surface and the upper side surface of the corresponding contact plug portion, respectively.
前記複数のダマシン配線部は、対応するコンタクトプラグ部の上面に底面全体が接するか、または対応するコンタクトプラグ部の上面全体に接する少なくとも1つの第2ダマシン配線部を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The plurality of damascene wiring portions include at least one second damascene wiring portion that is in contact with the entire top surface of the corresponding contact plug portion or in contact with the entire top surface of the corresponding contact plug portion. 2. The semiconductor device according to 1. 前記複数のコンタクトプラグ部の各々は、プラグ本体と、該プラグ本体の側面および底面を覆うプラグ部バリアメタル層とを有し、
前記複数のダマシン配線部の各々は、配線領域と該配線領域の下面から前記第1層間絶縁膜側に延在するビアコンタクト領域とからなるダマシン本体と、該ダマシン本体の側面および底面を覆う配線部バリアメタル層とを有する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
Each of the plurality of contact plug portions includes a plug body, and a plug portion barrier metal layer covering a side surface and a bottom surface of the plug body,
Each of the plurality of damascene wiring portions includes a damascene body including a wiring region and a via contact region extending from the lower surface of the wiring region to the first interlayer insulating film side, and wiring covering a side surface and a bottom surface of the damascene body A barrier metal layer,
The semiconductor device according to claim 1, wherein:
前記第1層間絶縁膜と前記第2層間絶縁膜との間に介在するライナー膜を更に有し、
前記ビアコンタクト領域は前記ライナー膜を貫通している、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置。
A liner film interposed between the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film;
The via contact region penetrates the liner film;
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3.
前記第1ダマシン配線部におけるビアコンタクト領域は、前記ライナー膜の膜厚の1〜3倍に相当する深さまで前記第1層間絶縁膜に侵入していることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。   The via contact region in the first damascene wiring portion penetrates into the first interlayer insulating film to a depth corresponding to 1 to 3 times the film thickness of the liner film. Semiconductor device. 半導体基板と、該半導体基板に形成された複数の回路素子と、該複数の回路素子を覆うようにして前記半導体基板上に形成された第1層間絶縁膜と、該第1層間絶縁膜を貫通する複数のコンタクトプラグ部と、前記第1層間絶縁膜上に積層された第2層間絶縁膜と、該第2層間絶縁膜に形成された複数のダマシン配線部とを備え、前記複数のダマシン配線部の各々は、前記半導体基板に形成された所定の回路素子に所定のコンタクトプラグ部を介して接続される半導体装置であって、
導電性材料により形成されて前記複数のコンタクトプラグ部の各々と該コンタクトプラグ部に対応するダマシン配線部との間に介在するキャップ層を有すると共に、
前記複数のダマシン配線部は、対応するコンタクトプラグ部との間に該コンタクトプラグ部の上面と側面上部とをそれぞれ部分的に覆うキャップ層が介在し、かつ前記キャップ層を覆うようにして該キャップ層に接する少なくとも1つの第1ダマシン配線部を含む、
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate, a plurality of circuit elements formed on the semiconductor substrate, a first interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate so as to cover the plurality of circuit elements, and the first interlayer insulating film penetrating A plurality of contact plug parts, a second interlayer insulating film laminated on the first interlayer insulating film, and a plurality of damascene wiring parts formed on the second interlayer insulating film, Each of the units is a semiconductor device connected to a predetermined circuit element formed on the semiconductor substrate via a predetermined contact plug unit,
A cap layer formed of a conductive material and interposed between each of the plurality of contact plug portions and a damascene wiring portion corresponding to the contact plug portion;
The plurality of damascene wiring portions have cap layers that partially cover the upper surface and upper side surfaces of the contact plug portions between the corresponding contact plug portions, and the cap layers so as to cover the cap layers. Including at least one first damascene wiring portion in contact with the layer;
A semiconductor device.
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