JP3039078B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3039078B2
JP3039078B2 JP3342107A JP34210791A JP3039078B2 JP 3039078 B2 JP3039078 B2 JP 3039078B2 JP 3342107 A JP3342107 A JP 3342107A JP 34210791 A JP34210791 A JP 34210791A JP 3039078 B2 JP3039078 B2 JP 3039078B2
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refractory metal
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
関し、特に、信頼性の高い貴金属配線の半導体装置の
構造を有する半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
In respect, in particular, a semiconductor device of high reliability noble metal wire
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a structure .

【0002】[0002]

【従来の技術】最近のVLSIは、高性能化、高密度
化、高速化の要求に答えるべく、配線の多層化及び微細
化が急速に進んでいる。そして、3層配線品はもとより
4層配線品も製品化され始めており、また、1.0μmを
切るサブミクロン配線も各所に使用され始めている。
2. Description of the Related Art In recent VLSIs, multilayer wiring and miniaturization of wiring have been rapidly advanced in order to respond to demands for higher performance, higher density, and higher speed. In addition to three-layer wiring products, four-layer wiring products have begun to be commercialized, and submicron wirings of less than 1.0 μm have begun to be used in various places.

【0003】このような多層化及び微細化に対しては、
前者は層間絶縁膜の平坦化が鍵となり、後者は信頼性の
確保が最大の鍵となる。この多層化及び微細化という2
つの課題に対し現在用いられている技術は、プラズマ化
学的気相成長法(以下、PCVD法という。)による絶
縁膜と塗布焼成膜(以下、SOG膜という。)とを組み
合せた層間平坦化技術及び高融点金属とアルミ合金の積
層配線技術である。
[0003] For such multilayering and miniaturization,
In the former, the flattening of the interlayer insulating film is the key, and in the latter, ensuring the reliability is the key. This multi-layering and miniaturization 2
The technology currently used for the two problems is an interlayer planarization technology that combines an insulating film formed by a plasma-enhanced chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as a PCVD method) and a coated and baked film (hereinafter, referred to as an SOG film). And a multilayer wiring technology of a refractory metal and an aluminum alloy.

【0004】これらの技術を用いて3層配線を実現した
ものが図4(従来品の断面図)であり、配線は、TiN
3a〜3fとAl−Si−Cu4a〜4cの積層からなり、層間
絶縁膜は、PCVD法によるSiO膜(以下、P−S
iOという。)5a〜5dでSOG膜6a、6bを挟み込んだ
構造となっている。ここで、上下配線接続用のスルーホ
ールについては、本発明の主旨に関連しないため省略し
てある。また、上記従来品において、TiN3a〜3fに代
えてW、Mo等が使われることがあり、更に、Al−S
i−Cu4a〜4c以外にAl−Cuが用いられることもあ
る。なお、図4中、1はシリコン基板、2はBPSG膜
である。
FIG. 4 (a cross-sectional view of a conventional product) realizes a three-layer wiring using these techniques.
3a to 3f and a stack of Al—Si—Cu 4a to 4c, and the interlayer insulating film is a SiO 2 film (hereinafter referred to as PS
that iO 2. 5) The structure is such that the SOG films 6a and 6b are sandwiched between 5a to 5d. Here, the through holes for connecting the upper and lower wirings are omitted because they are not related to the gist of the present invention. In the above conventional products, W, Mo, etc. may be used instead of TiN3a to 3f, and further, Al-S
Al-Cu may be used other than i-Cu4a-4c. In FIG. 4, 1 is a silicon substrate, and 2 is a BPSG film.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術は、SOG法による平坦化と積層化による配線寿命延
長という2点の基本的な考え方に立脚しているが、これ
らの要素自体に多層化、高性能化を阻害する欠点を持っ
ているのが最大の問題となっている。
The above prior art is based on the two basic concepts of flattening by the SOG method and extending the life of the wiring by lamination, but these elements themselves have a multilayer structure. The biggest problem is that it has drawbacks that hinder high performance.

【0006】まず、SOG法であるが、パターン依存性
を持つのが問題である。つまり配線パターンの粗密によ
り平坦性が変化してしまうということである。後記する
図3のように、ある一定の配線間隔で連続しているよう
なパターンでは、平坦性の問題はないけれども、図5
(従来品の問題点、不具合点を説明するための図)に示
すように、孤立パターン7があると、その両端及び等間
隔連続パターン8の端では、配線のカバレジが低下して
しまう(図5のカバレジ低下部9a、9b、9c参照)。
First, the SOG method has a problem that it has pattern dependency. That is, the flatness changes due to the density of the wiring pattern. As shown in FIG. 3 to be described later, in a pattern continuous at a certain wiring interval, there is no flatness problem.
As shown in (a diagram for explaining the problems and disadvantages of the conventional product), when there is an isolated pattern 7, the coverage of the wiring is reduced at both ends thereof and at the ends of the equally-spaced continuous pattern 8 (FIG. 5 (see 5a, 9b, 9c).

【0007】このカバレジの低下度合は、当然のことで
あるが、配線の膜厚、塗布膜の厚さに関連し、配線の膜
厚が薄いほど、また、塗布膜の厚さが厚いほどカバレジ
は良くなる。しかしながら、配線の膜厚は、その配線抵
抗から規定されてしまうため、寄生抵抗の許容最大値以
下に設定しなければならない。また、塗布膜は、あまり
厚く形成すると、クラックを起こしてしまうため、これ
もあまり厚くできない。現状の3層配線構造で充分なカ
バレジを得られる1、2層配線の膜厚は、せいぜい0.7
μm程度である。更に、4層構造を実現するためには、
3層目までの配線膜厚を0.5μm以下に留める必要があ
る。
Naturally, the degree of the reduction in the coverage is related to the thickness of the wiring and the thickness of the coating film, and the smaller the thickness of the wiring and the thicker the coating film, the higher the coverage. Gets better. However, since the film thickness of the wiring is defined by the wiring resistance, it must be set to be equal to or less than the allowable maximum value of the parasitic resistance. Also, if the coating film is formed too thick, it will cause cracks, so that it cannot be made too thick. Sufficient coverage can be obtained with the current three-layer wiring structure.
It is about μm. Furthermore, in order to realize a four-layer structure,
It is necessary to keep the thickness of the wiring up to the third layer at 0.5 μm or less.

【0008】ここで図4に示す従来品の配線それ自体に
目を向けると、TiN3a〜3fとAl−Si−Cu4a〜4c
の積層構造となっているが、TiNの比抵抗は、Al−
Si−Cuに比べ桁違いに高いため、寄生抵抗は、Al
−Si−Cuの膜厚によって決定されていることにな
る。そして、配線寿命延長効果を充分に確保するには、
上下のTiNを合せて0.1〜0.15μm程度の膜厚が必要
である。従って、4層配線を実現する場合、Al−Si
−Cu厚としては、0.35〜0.4μm以下に設定せざるを
得なかった。
Turning now to the conventional wiring itself shown in FIG. 4, TiN3a-3f and Al--Si--Cu4a-4c
The specific resistance of TiN is Al-
Parasitic resistance is significantly higher than that of Si-Cu.
-Si-Cu is determined by the film thickness. And in order to sufficiently secure the effect of extending the wiring life,
The total thickness of the upper and lower TiN layers is required to be about 0.1 to 0.15 μm. Therefore, when a four-layer wiring is realized, Al-Si
The Cu thickness had to be set to 0.35 to 0.4 μm or less.

【0009】これに対して、バイポーラVLSIのよう
に超高速動作を要求されるデバイスでは、この点が致命
傷となる。要するに寄生抵抗を下げるべく配線膜厚を厚
くできないからである。例えば0.8μm幅の配線でAl
厚に換算して1.0μm程度が要求されているにもかかわ
らず、前述のように従前の技術では全く実現不可能であ
る。さらに、配線を覆う高融点金属の厚さが厚いと、そ
の分、配線間隔が小さくなって、パーティクルによる歩
留り低下(例えば金属のパーティクルによる配線のショ
ート)が顕著になってしまう欠点がある。
On the other hand, in a device such as a bipolar VLSI that requires an ultra-high-speed operation, this point is fatal. In short, it is not possible to increase the wiring film thickness in order to reduce the parasitic resistance. For example, for a 0.8 μm wide wiring
Although the thickness is required to be about 1.0 μm in terms of thickness, as described above, it cannot be realized at all by the prior art. Further, when the thickness of the high melting point metal covering the wiring is large, the wiring interval is reduced accordingly, and there is a disadvantage that the yield is reduced by particles (for example, the wiring is short-circuited by metal particles).

【0010】そこで、本発明は、上記問題点、不具合点
を解決する半導体装置の製造方法を提供することを目的
とし、詳細には、多層配線を有する半導体装置におい
て、平坦化及び配線材料に起因するカバレジ問題及び信
頼性問題を解決する半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。さらに、配線を覆う高融点金属膜の厚
さを薄くし、この分、配線間隔を大きくしてパーティク
ルの影響が少ない半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device which solves the above problems and disadvantages. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device which solves the problem of coverage and reliability. In addition, the thickness of the refractory metal film
Thinner, and then increase the wire spacing to
To provide a method of manufacturing a semiconductor device which is less affected by
With the goal.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】そして、本発明は、半導
体装置の製造方法に関し、本発明の製造方法により製造
される半導体装置は、素子形成の終了した半導体基板上
に、周囲を高融点金属膜(例えば、Ti、W、Mo等の
膜)にて被覆された貴金属配線(例えば、Au又はAg
からなる貴金属配線)が設けられると共に該貴金属配線
間に液相成長法により形成されたシリコン酸化膜(Si
膜)が設けられている半導体装置の製造方法を要旨
とするものである。そして、本発明の半導体装置の製造
方法は、 (1) 素子形成の終了した半導体基板にSiO 系絶縁膜
第1の高融点金属膜と貴金属膜とが順次積層された
層膜を被着する工程、 (2) 前記積層膜上にレジスト膜を形成した後、レジスト
膜をマスクとして前記積層膜上にメッキ法により貴金属
メッキ膜を形成する工程、 (3) 前記レジスト膜を除去したのち、露出した前記積層
の内、前記第1の高融点金属膜と前記貴金属膜とを除
去する工程、 (4) 第2の高融点金属膜を選択的に前記貴金属メッキ膜
表面に成長させ、前記貴金属メッキ膜の上面及び側面
被覆する工程、 (5) 液相成長法によりシリコン酸化膜を、前記SiO2
系絶縁膜上に形成し、同時に該シリコン酸化膜の厚さよ
り薄い厚さで、前記第2の高融点金属膜の上面に液相成
長法によりシリコン酸化膜を形成する工程、(6) 前記シリコン酸化膜を形成した前記半導体基板の表
面に、前記シリコン酸化膜を覆う塗布膜を形成して、前
記半導体基板の表面を平滑化する工程、 (7) 前記塗布膜のエッチングレートと前記シリコン酸化
膜のエッチングレートとが同じとなる条件で、前記塗布
膜及び前記シリコン酸化膜のエッチバックを、前記貴金
属メッキ膜の上面を覆う前記第2の高融点金属膜が無く
なるまで行う工程、 (8) 露出した前記貴金属メッキ膜の上面に、第3の高融
点金属膜を選択的に成長する工程、 を含むことを特徴と
る半導体装置の製造方法を要旨とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a semiconductor device comprising:
A method for manufacturing a body device, which is manufactured by the manufacturing method of the present invention.
In a semiconductor device to be formed, a noble metal wiring (for example, Au or Ag) whose periphery is covered with a high melting point metal film (for example, a film of Ti, W, Mo, or the like) is formed on a semiconductor substrate on which element formation is completed.
And a silicon oxide film (Si) formed between the noble metal wires by a liquid phase growth method.
The gist is a method for manufacturing a semiconductor device provided with an O 2 film. The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, (1) element formed of the terminated SiO 2 based insulating film on a semiconductor board was
When the step of the first refractory metal film and the noble metal film is deposited sequentially laminated product <br/> layer film, (2) forming a resist film on the laminated film, the resist film as a mask Forming a noble metal plating film on the laminated film by a plating method; (3) removing the first refractory metal film and the noble metal film from the exposed laminated film after removing the resist film; to process, (4) a step of grown on the precious metal plating film surface of the second refractory metal film is selected択的, covering the upper and side surfaces of the precious metal plating film, a silicon oxide (5) liquid phase growth method The film is made of the SiO2
Formed on the base insulating film, and at the same time, the thickness of the silicon oxide film
Liquid phase on the top surface of the second refractory metal film.
Forming a silicon oxide film by a long method , (6) a table of the semiconductor substrate on which the silicon oxide film is formed.
Forming a coating film covering the silicon oxide film on the surface;
(7) the step of smoothing the surface of the semiconductor substrate, (7) the etching rate of the coating film and the silicon oxide
Under the condition that the etching rate of the film is the same,
Etch back the film and the silicon oxide film
No second refractory metal film covering the upper surface of the metal plating film
A step of performing until the upper surface of the noble metal plating film exposed (8), third KoToru
It is intended to growing a point metal film selectively, the production method of the semi-conductor device you <br/> comprising a a a gist.

【0012】本発明をより詳細に説明すると、本発明
は、配線材料として従来用いられていたAl系材料から
貴金属材料の配線に変更したこと及びSiOの選択成
長を用いることを特徴とし、これにより、前記目的を達
成したもの、即ち、極めて平坦性に優れ、しかも、電気
抵抗の低い信頼性に優れた配線構造を実現することがで
きたものである。つまり、本発明は、配線材料として、
Al系合金に比べて20〜40%比抵抗が小さく、配線寿命
が数10倍以上長いAu又はAgを用いることにより、
平坦化の問題を解決したものである。
The present invention will be described in more detail. The present invention is characterized in that it has been changed from an Al-based material, which has been conventionally used as a wiring material, to a wiring made of a noble metal material and that selective growth of SiO 2 is used. As a result, the above-mentioned object is achieved, that is, a wiring structure having extremely excellent flatness and low electric resistance and excellent reliability can be realized. That is, the present invention provides, as a wiring material,
By using Au or Ag whose specific resistance is smaller by 20 to 40% than that of Al-based alloys and whose wiring life is longer than several tens of times,
This solves the problem of flattening.

【0013】[0013]

【実施例】次に、本発明の実施例を図1〜図3に基づい
て詳細に説明する。図1は、本発明の製造方法により製
造される半導体装置を説明するための図である。また、
図2は、図1記載の半導体装置の製造方法を説明するた
めの図であり、図3は、本発明の半導体装置の製造方法
の実施例を説明するための図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a manufacturing method according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a semiconductor device to be manufactured . Also,
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 , and FIG. 3 is a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention .
It is a figure for explaining the Example of .

【0014】本発明の製造方法により製造される半導体
装置を図1(半導体チップの断面図)に基づいて具体的
に説明すると、これは、素子形成の完了したシリコン基
板1上のBPSG膜2の上に、Au膜(Au配線)13a
〜13dの周囲をW膜14a〜14dで被覆された配線間が液相
成長酸化膜LPD−SiO膜15a〜15cで満たされてい
る構造からなっている。なお、図1において10a〜10dは
Tiであり、16a〜16cはP−SiO膜である。
A semiconductor manufactured by the manufacturing method of the present invention.
The device will be specifically described with reference to FIG. 1 (a cross-sectional view of a semiconductor chip). The device is formed by forming an Au film (Au wiring) 13a on a BPSG film 2 on a silicon substrate 1 on which elements have been formed.
Between the periphery of ~13d coated with W film 14a~14d wiring is made of the structure which is filled with liquid phase growth oxide film LPD-SiO 2 film 15a to 15c. In FIG. 1, 10a to 10d are Ti, and 16a to 16c are P-SiO 2 films.

【0015】(実施例) 次に、前記半導体装置の製造方法を図2(半導体チップ
の工程順断面図)に基づいて具体的に説明する。まず、
図2の工程Aに示すように、シリコン基板1上のBPS
G膜2上に、スパッタ法によりTi膜10a、Au膜11を
それぞれ500オングストローム程度被着したのち、通常
のフォトリソグラフィー技術によりレジスト膜12を形成
し、これをマスクに電解メッキを行ない、Au膜13aを
形成する。
Example 1 Next, a method for manufacturing the semiconductor device will be specifically described with reference to FIG. First,
As shown in step A of FIG.
After a Ti film 10a and an Au film 11 are respectively deposited on the G film 2 by about 500 angstroms by a sputtering method, a resist film 12 is formed by a usual photolithography technique, and electrolytic plating is performed using the resist film 12 as a mask. Form 13a.

【0016】次に、レジスト膜12をOプラズマにより
除去したのち、イオンシリング法によりAu膜11を除去
し、引き続きリアクティブイオンエッチング法によりT
i膜10aをエッチング除去し、同図工程Bに示すよう
に、配線を分離させ、選択成長法により配線表面にW膜
14aを約1000オングストローム成長させる。ここで良好
な選択性を得るためには、前述のドライエッチングが終
了した後、数%のヨウ化カリウム水溶液を用いて数秒間
の前処理を行ない、WFのSiH還元法を用いて25
0℃〜300℃の条件でWを成長させれば良い。
Next, after the resist film 12 is removed by O 2 plasma, the Au film 11 is removed by an ion-scilling method, and subsequently, a T ion is removed by a reactive ion etching method.
The i-film 10a is removed by etching, and the wiring is separated as shown in step B in FIG.
Growing 14a by about 1000 angstroms. Here, in order to obtain good selectivity, after the above-described dry etching is completed, a pretreatment is performed for several seconds using an aqueous solution of potassium iodide having a concentration of several percent, and 25% using a SiH 4 reduction method of WF 6.
W may be grown under the condition of 0 ° C. to 300 ° C.

【0017】次に、同図工程Cに示すように、液相成長
法によりLPD−SiO15aを選択的に成長させ、配
線以外の領域を埋め、全面にP−SiO16aを成長さ
せる。 ここで液相酸化膜成長法は、例えばエッチ・ナ
ガヤマ(H・Nagayama)等によりジャーナル オブ エレク
トロケミカルソサイエティ:リソッド ステイト サイエ
ンス アンド テクノロジー(Jornal of Electorochemic
al Society:SOLID-STATESCIENCE AND TECHNOLOGY )135
巻No.8、2013頁〜2016頁に報告されている。
Next, as shown in the step C of the figure, LPD-SiO 2 15a is selectively grown by a liquid phase growth method, a region other than the wiring is filled, and P-SiO 2 16a is grown on the entire surface. Here, the liquid phase oxide film growth method is described, for example, by H. Nagayama and the like in the Journal of Electrochemical Society: Liquid State Science and Technology (Jornal of Electorochemic).
al Society: SOLID-STATESCIENCE AND TECHNOLOGY) 135
Volume No. 8, pages 2013-2016.

【0018】その原理は、下記式(1)において、SiO
の飽和状態が形成され、これにホウ酸を添加すると、
式(2)に示すように、HFが消費され、SiOの過飽
和状態が実現し、SiOが析出することによる。 式(1) HSiF+2HO→6HF+SiOSiF+2HO←6HF+SiO 式(2) HBO+4HF→BF +H+2HO HBO+4HF←BF +H+2HO ここで析出したLPD−SiOは、材料により選択性
があり、BPSGのようなSiO系絶絶膜上には非常
に良く成長するのに対し、W等には極めて成長しにくい
という性質を有する。例えば、この選択性は、有機物>
W=Mo>Au>Tiのような関係がある。この製造方
法において、Au膜表面をW膜で被覆する理由はここに
あり、そして、LPD−SiOの選択性を確保するた
めには、例えばLPD−SiO1μmの場合、1000オ
ングストロームもあれば充分である。
The principle is that in the following formula (1), SiO
2 is formed, and when boric acid is added thereto,
As shown in equation (2), HF is consumed, a supersaturated state of SiO 2 is realized, and SiO 2 is deposited. Equation (1) H 2 SiF 6 + 2H 2 O → 6HF + SiO 2 H 2 SiF 6 + 2H 2 O ← 6HF + SiO 2 Equation (2) H 3 BO 3 + 4HF → BF 4 - + H 3 O + + 2H 2 O H 3 BO 3 + 4HF ← BF 4 + H 3 O + + 2H 2 O LPD-SiO 2 deposited here has selectivity depending on the material, and grows very well on an SiO 2 -based isolated film such as BPSG, whereas W Etc. have the property of being extremely difficult to grow. For example, this selectivity is
There is a relationship such as W = Mo>Au> Ti. This manufacturing method
Oite law, there the Au film surface This is why coated with W film, and, in order to ensure the selectivity of LPD-SiO 2, for example, in the case of LPD-SiO 2 1 [mu] m, Some 1000 Å Is enough.

【0019】以上で第1層目が完成されたわけである
が、配線上にLPD−SiOが形成されず、しかも、
表面反応律速で成膜が進むため、また、パターン依存性
もないため、完全平坦化が実現され、第2層目以降の形
成に際し何ら悪影響を与えることがない。そして、これ
を繰り返すことにより、多層配線は簡単に達成でき、し
かも、配線膜厚は自由に設定可能であるため、VLSI
の要求を充分に満たすことができる。
The first layer is completed as described above, but LPD-SiO 2 is not formed on the wiring.
Since the film formation proceeds at a rate controlled by the surface reaction and there is no pattern dependence, complete planarization is realized, and there is no adverse effect on the formation of the second and subsequent layers. By repeating this, multilayer wiring can be easily achieved, and the wiring film thickness can be freely set.
Can be sufficiently satisfied.

【0020】(実施例) 次に、本発明の半導体装置の製造方法の実施例を図3
(半導体チップの工程順断面図)に基づいて説明する。
この実施例の製造方法を前記図2の製造方法のそれと対
比して説明すると、前記図2の製造方法では、W膜14a
の膜厚は1000オングストローム程度成長させたものであ
り、この程度の膜厚が必要である。この膜厚では、配線
幅が片側0.1μm拡がることを意味し、配線間隔は0.2μ
m狭くなる。そして、極めて設計ルールの厳しい製品で
は、配線間隔が0.5μmを切るようになってしまい、パ
ーティクルによる歩留り低下が顕著になってしまう欠点
を有する。
( Embodiment ) Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG.
A description will be given based on (a cross-sectional view in the order of steps of a semiconductor chip).
Describing the manufacturing method of this embodiment with the same comparison of the production method of FIG. 2, in the manufacturing method of FIG. 2, W film 14a
Has a thickness of about 1000 angstroms, and such a thickness is required. With this film thickness, it means that the wiring width is expanded by 0.1 μm on one side, and the wiring interval is 0.2 μm.
m narrower. Products having extremely strict design rules have a drawback that the wiring interval is less than 0.5 μm, and the yield is significantly reduced by particles.

【0021】この対策としては、W膜を薄くすることが
有効であるけれども、一方、LPD−SiOの選択性
が低下してしまう。前記図2の製造方法は、以下に記載
するとおり、この点をカバーするものである。前記製造
方法の図2の工程Bにおいて、W膜14aを250オングスト
ローム程度にした場合、LPD−SiO膜を1μm成
長させると、図3の工程Aに示すように、W膜上にもL
PD−SiO17が成長してしまう。このままでは、平
坦性の悪化やスルーホールの開口不良につながるため、
これを削除する必要がある。
As a countermeasure, it is effective to make the W film thin, but on the other hand, the selectivity of LPD-SiO 2 is reduced. The manufacturing method of FIG. 2 covers this point as described below. Manufacturing
When the W film 14a is set to about 250 angstroms in the step B in FIG. 2 of the method and the LPD-SiO 2 film is grown to 1 μm, the L film is formed on the W film as shown in the step A in FIG.
PD-SiO 2 17 resulting in growth. If left as is, it will lead to poor flatness and poor through-hole opening,
This needs to be removed.

【0022】そこで、前記図2の製造方法では、まず、
図3の工程Aに示すように、SOD膜18を塗布して表面
を平滑化した後、SOG膜18、LPD−SiO膜17の
エッチングレートが同じとなるような条件にて、リアク
ティブイオンエッチング法により全面をエッチバックす
る。例えば、C、CHF、O及びHeの混合
ガスプラズマを用いるのが好ましい。このガス系では、
W膜もエッチングされるため、非選択LPD−SiO
をエッチングしきると、同図工程Bに示すように、Au
配線13a上のW膜も無くなってしまう。
Therefore, in the manufacturing method of FIG. 2 , first,
As shown in step A of FIG. 3, after the SOD film 18 is applied and the surface is smoothed, the reactive ion is applied under the condition that the etching rates of the SOG film 18 and the LPD-SiO 2 film 17 become the same. The entire surface is etched back by an etching method. For example, it is preferable to use a mixed gas plasma of C 2 F 6 , CHF 3 , O 2 and He. In this gas system,
Since the W film is also etched, the non-selective LPD-SiO 2
Is completely etched, as shown in FIG.
The W film on the wiring 13a also disappears.

【0023】そこで、続いて、前述の選択成長条件によ
ってW膜をAu13a上に約100〜200オングストローム成
長させた後、全面にP−SiOを成長させ、これによ
り、前記図2の製造方法の図2工程Cと同じ構造のもの
が得られる。前記図2の製造方法の場合、Au膜13a上
に再度W膜を成長させる理由は、LPD −SiO
選択性という観点からは全く無いが、Au膜自体はP−
SiOとの密着性が極めて悪いため、剥離を防止する
意味から薄く成長させる必要がある。
[0023] Therefore, subsequently, after W film was about 100 to 200 Angstroms grown on Au13a by selective growth conditions described above, the entire surface is grown P-SiO 2, thereby, the manufacturing method of FIG. 2 A structure having the same structure as in step C of FIG. 2 is obtained. For the manufacturing method of FIG 2, the reason for growing again W film on the Au film 13a is completely free from the viewpoint of the selectivity of LPD -SiO 2, Au film itself P-
Since the adhesion to SiO 2 is extremely poor, it is necessary to grow thinly in order to prevent peeling.

【0024】以上の図3記載の本願発明の製造方法
は、Au膜とW膜について記載したが、それぞれAg膜
とMo膜に置き換えてることもできる。特にAg膜の場
合は、Au膜に比べ30%近く比抵抗が低いため、電気特
性上はさらに有利となる。
In the above-described manufacturing method of the present invention shown in FIG. 3 , the Au film and the W film have been described, but they can be replaced with an Ag film and a Mo film, respectively. In particular, in the case of the Ag film, the specific resistance is lower by about 30% than that of the Au film, so that the electric characteristics are more advantageous.

【0025】以上詳述したように、本願発明は、段落0
021の記載の、配線を覆う高融点金属の厚さが厚い
と、その分、配線間隔が小さくなって、パーティクルに
よる歩留り低下(例えば金属のパーティクルによる配線
のショート)が顕著になってしまうという欠点を解決で
きる。 このため、本発明は、配線を覆う高融点金属の厚
さを、液相成長法によるシリコン酸化膜の選択性が低下
してしまうまで薄くして、この分、配線間隔を大きくし
てパーティクルの影響を少なくしているという効果を奏
する。 ただし、選択性が低下するために、貴金属メッキ
膜の上面を覆う高融点金属膜の上面にも、シリコン酸化
膜が薄く成長してしまいます、これを除去するために、
塗布膜を用いたエッチバックを行う工程が必要になる。
As described in detail above, the present invention relates to paragraph 0
02, the thickness of the refractory metal covering the wiring is large
And the wiring spacing becomes smaller by that amount,
(For example, wiring by metal particles)
Short) becomes noticeable.
Wear. For this reason, the present invention relates to the thickness of the refractory metal covering the wiring.
Deterioration of selectivity of silicon oxide film by liquid phase growth method
Until it ends up, and then increase the wire spacing
To reduce the effects of particles.
I do. However, precious metal plating
Silicon oxide is also applied to the upper surface of the refractory metal film that covers the upper surface of the film.
The film grows thinly. To remove this,
A step of performing etch back using a coating film is required.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、従来用
いられていたAl系材料から貴金属材料の配線に変更し
たことと、SiOの選択成長を用いたことにより、極
めて平坦性に優れ、しかも、電気抵抗の低い信頼性に優
れた配線構造を有する半導体装置を製造することができ
る効果が生ずる。そして、本発明により、微細多層配線
の製品化に大きな効果を持つメリットを有するものであ
る。さらに、本願発明は、配線を覆う高融点金属の厚さ
が厚いと、その分、配線間隔が小さくなって、パーティ
クルによる歩留り低下(例えば金属のパーティクルによ
る配線のショート)が顕著になってしまうという欠点を
解決できる。 このため、本願発明は、配線を覆う高融点
金属の厚さを、液相成長法によるシリコン酸化膜の選択
性が低下してしまうまで薄くして、この分、配線間隔を
大きくしてパーティクルの影響を少なくしているという
効果を奏する。 ただし、選択性が低下するために、貴金
属メッキ膜の上面を覆う高融点金属膜の上面にも、シリ
コン酸化膜が薄く成長してしまい、これを除去するため
に、塗布膜を用いたエッチバックを行う工程が必要とな
る。
According to the present invention, as described in detail above, the use of a noble metal material instead of the conventionally used Al-based material and the use of selective growth of SiO 2 have extremely excellent flatness. Moreover, there is an effect that a semiconductor device having a wiring structure with low electric resistance and excellent reliability can be manufactured . According to the present invention, there is a merit that has a great effect on commercialization of fine multilayer wiring. Further, the invention of the present application provides the thickness of the refractory metal covering the wiring.
If the wire is thicker, the wiring spacing will be reduced accordingly,
Decrease in yield due to particles (for example, due to metal particles)
Short-circuit of the wiring)
Solvable. For this reason, the present invention has a high melting point covering the wiring.
Selection of silicon oxide film by liquid phase growth method with metal thickness
Thinner until the performance is reduced, and the wiring spacing
It is said that it is increased to reduce the effect of particles
It works. However, due to reduced selectivity,
The upper surface of the refractory metal film that covers the upper surface of the
Con oxide film grows thinly.
Requires a process of performing etch-back using a coating film.
You.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明により製造される半導体装置を示す半導
体チップの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor chip showing a semiconductor device manufactured according to the present invention.

【図2】図1の半導体装置の製造方法を示す主要製造工
程における工程順断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view in a process order in main manufacturing steps showing a method of manufacturing the semiconductor device in FIG . 1 ;

【図3】本発明の半導体装置の製造方法の実施例を示す
主要製造工程における工程順断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view in a process order in main manufacturing steps showing an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図4】従来品である半導体チップの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor chip.

【図5】従来品の問題点、不具合点を説明するための図
である。
FIG. 5 is a diagram for explaining problems and disadvantages of a conventional product.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 BPSG膜 3a〜3f TiN 4a〜4c Al−Si−Cu 5a〜5d P−SiO 6a、6b SOG膜 7 孤立パターン部 8 等間隔連続パターン 9a〜9c カバレジ低下部 10a〜10d Ti膜 11 Au膜 12 レジスト膜 13a〜13d Au膜 14a〜14d W膜 15a〜15c LPD−SiO膜 16a〜16c P−SiO膜 17 LPD−SiO膜 18 SOG膜1 silicon substrate 2 BPSG film 3a~3f TiN 4a~4c Al-Si-Cu 5a~5d P-SiO 2 6a, 6b SOG film 7 isolated pattern portion 8 equally spaced continuous pattern 9a~9c coverage reduction unit 10 a to 10 d Ti film 11 Au film 12 resist film 13 a to 13 d Au film 14a to 14d W film 15a to 15c LPD-SiO 2 film 16 a to 16 c P-SiO 2 film 17 LPD-SiO 2 film 18 SOG film

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (1) 素子形成の終了した半導体基板にS
iO 系絶縁膜と第1の高融点金属膜と貴金属膜とが順
次積層された積層膜を被着する工程、 (2) 前記積層膜上にレジスト膜を形成した後、レジスト
膜をマスクとして前記積層膜上にメッキ法により貴金属
メッキ膜を形成する工程、 (3) 前記レジスト膜を除去したのち、露出した前記積層
の内、前記第1の高融点金属膜と前記貴金属膜とを除
去する工程、 (4) 第2の高融点金属膜を選択的に前記貴金属メッキ膜
表面に成長させ、前記貴金属メッキ膜の上面及び側面
被覆する工程、 (5) 液相成長法によりシリコン酸化膜を、前記SiO
系絶縁膜上に形成し、同時に該シリコン酸化膜の厚さよ
り薄い厚さで、前記第2の高融点金属膜の上面に液相成
長法によりシリコン酸化膜を形成する工程、(6) 前記シリコン酸化膜を形成した前記半導体基板の表
面に、前記シリコン酸化膜を覆う塗布膜を形成して、前
記半導体基板の表面を平滑化する工程、 (7) 前記塗布膜のエッチングレートと前記シリコン酸化
膜のエッチングレートとが同じとなる条件で、前記塗布
膜及び前記シリコン酸化膜のエッチバックを、前記貴金
属メッキ膜の上面を覆う前記第2の高融点金属膜が無く
なるまで行う工程、 (8) 露出した前記貴金属メッキ膜の上面に、第3の高融
点金属膜を選択的に成長する工程、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A (1) S in finished semiconductor base plate element forming
The iO 2 -based insulating film, the first refractory metal film, and the noble metal film are arranged in this order.
The step of depositing the next stacked laminated film, (2) the after forming a resist film on the laminated film, the step of forming a noble metal plating layer by plating on the laminated film using the resist film as a mask, (3 ) After the resist film is removed, out of the exposed the laminated film, the step of removing said noble metal layer and said first refractory metal film, (4) a second refractory metal film is selected択的the noble metal plating layer surface grown, the step of covering the upper and side surfaces of the precious metal plating film, a silicon oxide film (5) liquid phase growth method, the SiO 2
Formed on the base insulating film, and at the same time, the thickness of the silicon oxide film
Liquid phase on the top surface of the second refractory metal film.
Forming a silicon oxide film by a long method , (6) a table of the semiconductor substrate on which the silicon oxide film is formed.
Forming a coating film covering the silicon oxide film on the surface;
(7) the step of smoothing the surface of the semiconductor substrate, (7) the etching rate of the coating film and the silicon oxide
Under the condition that the etching rate of the film is the same,
Etch back the film and the silicon oxide film
No second refractory metal film covering the upper surface of the metal plating film
A step of performing until the upper surface of the noble metal plating film exposed (8), third KoToru
Method of manufacturing a semi-conductor device you comprising the steps of growing a point metal film selectively.
【請求項2】 第1の高融点金属膜がチタン又はチタン
タングステンであることを特徴とする請求項1の半導体
装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the first refractory metal film is titanium or titanium tungsten.
【請求項3】 貴金属膜が金又は銀であることを特徴と
する請求項1の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the noble metal film is made of gold or silver.
【請求項4】 貴金属メッキ膜が金又は銀であることを
特徴とする請求項1の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the noble metal plating film is made of gold or silver.
【請求項5】 第2の高融点金属膜がタングステン又は
モリブデンであることを特徴とする請求項1の半導体装
置の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the second refractory metal film is made of tungsten or molybdenum.
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