JP4077987B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4077987B2 JP4077987B2 JP19718199A JP19718199A JP4077987B2 JP 4077987 B2 JP4077987 B2 JP 4077987B2 JP 19718199 A JP19718199 A JP 19718199A JP 19718199 A JP19718199 A JP 19718199A JP 4077987 B2 JP4077987 B2 JP 4077987B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- barrier metal
- wiring
- copper
- interlayer insulating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえばLSI(大規模集積回路)などの半導体装置の製造方法に関する。特に、半導体基板上に形成された絶縁膜の表面に銅配線を配設するための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化のために、複数の配線を層間絶縁膜を挟んで上下に積層した状態に配設する多層配線構造が従来から採用されている。
図2は、多層配線構造が採用された半導体装置の従来の製造方法を工程順に示す断面図である。半導体基板1上に形成された第1層間絶縁膜2の表面には、第1層目の配線3A,3Bがパターン形成される。たとえば、第1層目の配線3A,3Bがアルミニウムからなる場合には、図2(a)に示すように、窒化チタンなどからなるバリアメタル層4が第1層間絶縁膜2上に形成される。そして、そのバリアメタル層4上に配線材料からなる配線層を形成した後、この配線層およびバリアメタル層4をエッチングによってパターニングすることにより、図2(b)に示すように、第1層目の配線3A,3Bが形成される。こうして第1層目の配線3A,3Bが形成されると、図2(c)に示すように、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長)法によって、その配線3A,3Bが形成された第1層間絶縁膜2上に第2層間絶縁膜5が形成される。そして、その形成された第2層間絶縁膜5の表面に、第2層目の配線が形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第1層目の配線3A,3Bが形成された第1層間絶縁膜2上に、CVD法によって第2層間絶縁膜5を形成した場合、この第2層間絶縁膜5は、図2(c)に参照符号5A,5B付して示すように、第1層目の配線3A,3Bに対向する部分における頂部が下方部に比べて側方に張り出す、いわゆるオーバーハング形状に形成される。そのため、隣接するオーバーハング形状部分5A,5Bが互いに接触して、第2層間絶縁膜5の内部にボイド6を生じるおそれがある。
【0004】
また、第2層間絶縁膜5上に第2層目の配線の材料からなる配線層を形成し、この配線層をエッチングによってパターニングして配線を形成する場合には、オーバーハング形状部分5A,5B間に生じる溝部7に配線層が残ってしまい、いわゆるストリンガーを生じるおそれもある。
上記のボイド6やストリンガーなどの不良が生じることを防ぐためには、第2層間絶縁膜5の形成後に、たとえばCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)法による平坦化処理などを実行して、第2層間絶縁膜5の表面を平坦化することが考えられる。しかしながら、このような平坦化処理を実行すると、プロセスコストが大幅に増加するといった問題を生じる。
【0005】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、プロセスコストの増加を招くことなく、上記のボイドやストリンガーなどの不良が発生することを防止できる半導体装置の製造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、複数の配線を積層した状態に配設する多層配線構造の半導体装置を製造するための方法であって、半導体基板上の第1絶縁膜の表面に配線パターンに対応したバリアメタルパターンを形成する工程と、上記バリアメタルパターンの側面を覆うサイドウォールを形成する工程と、上記サイドウォールの形成後、上記バリアメタルパターンの表面に、無電解めっきにおける銅析出反応の触媒となる材料からなる触媒層を形成する工程と、この触媒層の形成後に、上記バリアメタルパターンのエッジ部分における銅の成長を抑制するための成長抑制剤が添加されためっき液を用いた無電解めっきを行うことにより、上記バリアメタルパターンの表面に略台形状の断面形状を有する銅配線を形成する工程と、この銅配線の形成後に、上記第1絶縁膜および銅配線を覆う第2絶縁膜を形成する工程とを含み、上記第2絶縁膜は、上記銅配線とこの銅配線とは別の上層配線とを絶縁するための層間絶縁膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【0007】
上記触媒となる材料は、パラジウム、銀、プラチナ、銅または金のいずれかであってもよい。
また、上記成長抑制剤は、上記バリアメタル層に吸着可能な高分子材料であってもよく、特に、分子量が1000以上である高分子材料であるポリエチレングリコールまたは2,2'-ビピリジルがある。
【0008】
この発明によれば、銅配線を形成するための無電解めっきに用いられるめっき液には、バリアメタルパターンのエッジ部分における銅の成長を抑制する成長抑制剤が添加されており、バリアメタルパターン上には、略台形状の断面を有する銅配線が形成される。したがって、この銅配線上に形成される第2絶縁膜が、いわゆるオーバーハング形状に形成されるおそれがない。ゆえに、第2絶縁膜の内部にボイドなどの不良を生じるおそれがない。
【0009】
しかも、CMP法による平坦化処理などを実行する必要がないから、ボイドなどの不良の発生を防ぐために、プロセスコストの増加を招くといったこともない。
なお、触媒層を形成する工程の前に、バリアメタルパターンの側面を覆うサイドウォールが形成されることにより、バリアメタルパターンの側面に触媒層が形成されることを防ぐことができるから、バリアメタルパターンの側方に銅が成長することを防止できる。ゆえに、所望する形状の銅配線を良好に形成することができる。
【0010】
また、層間絶縁膜がオーバーハング形状に形成されないので、第2絶縁膜の表面に上層配線を形成したことによってストリンガーなどの不良を生じるおそれがない。
【0011】
請求項2記載の発明は、上記第2絶縁膜は、TEOSからなることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法である。
この発明によれば、TEOS自体が有する流動性により、より平滑な表面を有する第2絶縁膜を得ることができ、ボイドやストリンガーなどの不良を生じるおそれがさらになくなる。
【0012】
なお、上記第2絶縁膜の材料は、BPSG、USGまたはPSGのいずれかであってもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。この図1に示す製造方法は、たとえば多層配線構造の半導体装置を製造するための方法であり、シリコン基板などの半導体基板11上に形成された第1層間絶縁膜12上に第1層目の配線13A,13Bをパターン形成した後、第2層目の配線を形成するために、第1層間絶縁膜12上に第2層間絶縁膜14を形成するための方法である。
【0014】
まず、図1(a)に示すように、たとえば酸化シリコンなどからなる第1層間絶縁膜12の表面に、たとえばスパッタ法によって、窒化チタンなどからなるバリアメタル層15が形成される。このバリアメタル層15は、配線13A,13Bの材料が第1層間絶縁膜12中に拡散するのを防ぐためのものであり、上記した窒化チタンの他にも、たとえば窒化タンタルや窒化タングステンで構成されてもよい。
【0015】
次いで、図1(b)に示すように、フォトリソグラフィ技術により、バリアメタル層15の表面に、配線パターンに対応したレジストパターン16A,16Bが選択的に形成される。そして、その形成されたレジストパターン16A,16Bをマスクとしてバリアメタル層15のエッチングが行われ、これにより、配線パターンに対応したバリアメタルパターン15A,15Bが形成される。
【0016】
こうしてバリアメタルパターン15A,15Bが形成されると、このバリアメタルパターン15A,15B上に残留しているレジストパターン16A,16Bが除去される。その後、図1(c)に示すように、露出した第1層間絶縁膜12およびバリアメタルパターン15A,15Bの表面に、サイドウォール用膜17がたとえばCVD(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長)法により成膜される。サイドウォール用膜17は、たとえば酸化シリコンなど、第1層間絶縁膜12と同じ材料からなることが好ましい。
【0017】
次に、図1(d)に示すように、サイドウォール用膜17をエッチバックして、第1層間絶縁膜12およびバリアメタルパターン15A,15Bの表面を露出させる。このエッチバックでは、サイドウォール用膜17がほぼ均一なエッチングレートで削り取られていく。このため、第1層間絶縁膜12およびバリアメタルパターン15A,15Bの表面が露出した時点で、バリアメタルパターン15A,15Bの周囲には、サイドウォール用膜17の一部が残留し、これによりサイドウォール17Aが形成される。
【0018】
その後、触媒核としてのパラジウムを酸に溶かしてなる溶液中に半導体基板11が浸漬されることにより、図1(d)に「×」を付して示すように、バリアメタルパターン15A,15Bの露出した表面にパラジウム層18が形成される。すなわち、バリアメタルパターン15A,15Bの側面はサイドウォール17Aで覆われているから、このバリアメタルパターン15A,15Bの側面にはパラジウム層18は形成されず、バリアメタルパターン15A,15Bの上面のみにパラジウム層18が形成される。
【0019】
なお、パラジウムを溶かしている酸は、バリアメタルパターン15A,15Bの材料を溶かす(イオン化する)ことができ、かつ、第1層間絶縁膜12を溶かすことができない性質を有するものであり、第1層間絶縁膜12が窒化シリコンからなり、バリアメタルパターン15A,15Bが窒化チタンからなる場合には、たとえばフッ酸(HF)を用いることができる。また、第1層間絶縁膜12が酸化シリコンからなり、バリアメタルパターン15A,15Bが窒化チタンからなる場合には、たとえばHNO3、NH4F、HClを用いることができる。
【0020】
次いで、パラジウム層18が形成された半導体基板11を銅イオンを含むめっき液中に浸漬させたり、半導体基板11にめっき液をスプレーしたりすることにより、パラジウム層18を反応開始層とする銅の無電解めっきが行われる。
無電解めっきに用いられるめっき液には、バリアメタルパターン15A,15B(パラジウム層18)のエッジ部分に吸着して、このエッジ部分における銅の成長を抑制することができる成長抑制剤が添加されている。これにより、無電解めっきにおいて、バリアメタルパターン15A,15Bのエッジ部分における銅の成長が抑制され、図1(e)に示すように、バリアメタルパターン15A,15B上には、略台形状の断面を有する銅配線13A,13Bが形成される。
【0021】
なお、成長抑制剤には、たとえば分子量が1000以上である高分子材料を用いることができ、この高分子材料としては、たとえばポリエチレングリコールや2,2'-ビピリジルなどを例示することができる。
その後、図1(f)に示すように、銅配線13A,13Bが形成された第1層間絶縁膜12上に、たとえばCVD法によって第2層間絶縁膜14が形成される。銅配線13A,13Bは断面台形状に形成されているから、CVD法によって第2層間絶縁膜14を形成した場合でも、第2層間絶縁膜14が、銅配線13A,13Bに対向する部分における頂部が下方部に比べて側方に張り出す、いわゆるオーバーハング形状に形成されるおそれがない。ゆえに、第2層間絶縁膜14の内部にボイドを生じたり、第2層間絶縁膜14の表面に第2層目の配線を形成することによってストリンガーを生じたりするおそれがない。
【0022】
なお、第2層間絶縁膜14の材料としては、たとえばTEOS(tetra-ethyl-ortho-silicate)を用いることが好ましい。このTEOSを用いた場合、TEOS自体が有する流動性により、より平滑な表面を有する第2層間絶縁膜を得ることができ、ボイドやストリンガーなどの不良が生じるおそれをさらになくすことができる。また、TEOSの他にも、たとえば、BPSG(bron-phosho-silicate-grass)、USG(Undoped-silicate-grass)またはPSG(phosho-silicate-grass)が第2層間絶縁膜14の材料に用いられてもよい。
【0023】
以上のようにこの実施形態によれば、バリアメタルパターン15A,15Bのエッジ部分における銅の成長を抑制する成長抑制剤をめっき液中に添加して、第1層目の銅配線13A,13Bを断面台形状に形成することにより、オーバーハング形状部分を有していない第2層間絶縁膜14を得ることができる。ゆえに、第2層間絶縁膜14にボイドなどの不良を生じるおそれがない。また、第2層間絶縁膜14がオーバーハング形状部分を有していないので、この第2層間絶縁膜14の表面に第2層目の配線を形成することによってストリンガーなどの不良を生じるおそれもない。
【0024】
しかも、CMP法による平坦化処理などを実行する必要がないから、プロセスコストの増加を招くこともない。
この発明の一実施形態の説明は以上のとおりであるが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述の実施形態では、無電解めっきにおける触媒核としてパラジウムを例示したが、パラジウム以外にも、銀、プラチナ、銅、金などを触媒核として用いることができる。
【0025】
また、上述の実施形態では、この発明が多層配線構造の半導体装置を製造するための方法に適用された場合を例にとって説明したが、この発明は、たとえば、第1絶縁膜上に銅配線が形成され、その銅配線および第1層間絶縁膜の表面が第2絶縁膜としての表面保護膜で覆われた単層配線構造の半導体装置を製造するための方法に適用することもできる。
【0026】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の設計変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図2】多層配線構造が採用された半導体装置の従来の製造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
11 半導体基板
12 第1層間絶縁膜(第1絶縁膜)
13A,13B 銅配線
14 第2層間絶縁膜(第2絶縁膜)
15 バリアメタル層
16A,16B レジストパターン
17A サイドウォール
18 パラジウム層(触媒層)
Claims (2)
- 複数の配線を積層した状態に配設する多層配線構造の半導体装置を製造するための方法であって、
半導体基板上の第1絶縁膜の表面に配線パターンに対応したバリアメタルパターンを形成する工程と、
上記バリアメタルパターンの側面を覆うサイドウォールを形成する工程と、
上記サイドウォールの形成後、上記バリアメタルパターンの表面に、無電解めっきにおける銅析出反応の触媒となる材料からなる触媒層を形成する工程と、
この触媒層の形成後に、上記バリアメタルパターンのエッジ部分における銅の成長を抑制するための成長抑制剤が添加されためっき液を用いた無電解めっきを行うことにより、上記バリアメタルパターンの表面に略台形状の断面形状を有する銅配線を形成する工程と、
この銅配線の形成後に、上記第1絶縁膜および銅配線を覆う第2絶縁膜を形成する工程とを含み、
上記第2絶縁膜は、上記銅配線とこの銅配線とは別の上層配線とを絶縁するための層間絶縁膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 上記第2絶縁膜は、TEOSからなることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19718199A JP4077987B2 (ja) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19718199A JP4077987B2 (ja) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001023933A JP2001023933A (ja) | 2001-01-26 |
JP4077987B2 true JP4077987B2 (ja) | 2008-04-23 |
Family
ID=16370161
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19718199A Expired - Fee Related JP4077987B2 (ja) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4077987B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4559818B2 (ja) * | 2004-04-30 | 2010-10-13 | アルプス電気株式会社 | シリコン基板の無電解めっき方法およびシリコン基板上の金属層形成方法 |
JP5175066B2 (ja) | 2006-09-15 | 2013-04-03 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
JP6169500B2 (ja) * | 2014-01-31 | 2017-07-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 無電解めっき方法、無電解めっき装置および記憶媒体 |
-
1999
- 1999-07-12 JP JP19718199A patent/JP4077987B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001023933A (ja) | 2001-01-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3300643B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP4077987B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US6927160B1 (en) | Fabrication of copper-containing region such as electrical interconnect | |
KR100323719B1 (ko) | 반도체소자의 금속배선 및 그 제조방법 | |
KR100327580B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성 방법 | |
JP4207113B2 (ja) | 配線構造の形成方法 | |
JP3606272B2 (ja) | 配線構造の形成方法 | |
KR100467815B1 (ko) | 반도체 소자 및 그 제조 방법 | |
JP5720381B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2003007705A (ja) | 銅配線の形成方法 | |
US8278754B2 (en) | Metal line in semiconductor device and method for forming the same | |
KR101095998B1 (ko) | 반도체 소자의 형성 방법 | |
JP5125743B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
KR100467810B1 (ko) | 반도체 소자 제조 방법 | |
JP4128698B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
KR100241516B1 (ko) | 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법 | |
JP3519641B2 (ja) | 金配線を有する半導体装置およびその製造方法 | |
JP2000183067A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
KR100808794B1 (ko) | 반도체 소자의 제조 방법 | |
KR100638976B1 (ko) | 반도체 소자의 구리배선 형성방법 | |
KR101161665B1 (ko) | 반도체 소자의 다층금속배선 형성방법 | |
KR0161194B1 (ko) | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 | |
TWI605560B (zh) | 金屬內連線結構及其製造方法 | |
CN114121779A (zh) | 制备双大马士革结构的方法 | |
KR100407809B1 (ko) | 반도체 소자의 제조 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040316 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050530 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071009 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071210 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080129 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080204 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130208 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |