JPH06326099A - Method for forming wiring of semiconductor device - Google Patents
Method for forming wiring of semiconductor deviceInfo
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- JPH06326099A JPH06326099A JP13410193A JP13410193A JPH06326099A JP H06326099 A JPH06326099 A JP H06326099A JP 13410193 A JP13410193 A JP 13410193A JP 13410193 A JP13410193 A JP 13410193A JP H06326099 A JPH06326099 A JP H06326099A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、所謂高温アルミニウム
スパッタ法、あるいは高融点金属又は高融点金属化合物
のCVD法による半導体装置の配線形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming wiring in a semiconductor device by a so-called high temperature aluminum sputtering method or a CVD method of refractory metal or refractory metal compound.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴い、半導体装
置の製造プロセスの寸法ルールが微細化し、これに伴
い、半導体装置における配線幅も微細化してきている。
通常、配線材料として純アルミニウムあるいはアルミニ
ウム合金(以下、これらを総称してAl系合金とも呼
ぶ)、又は高融点金属が主に用いられている。そして、
例えば、絶縁層から成る下地上に所謂高温アルミニウム
スパッタ法によってAl系合金から成る金属配線層を形
成した後、かかる金属配線層をフォトリソグラフィ技術
及びエッチング技術によって所望のパターン形状にする
ことによって、Al系合金から成る配線が形成される。
その後、配線上に絶縁膜を形成し、かかる絶縁膜の平坦
化処理を行う。2. Description of the Related Art As semiconductor devices have become highly integrated, the dimensional rules of the semiconductor device manufacturing process have become finer, and the wiring widths of semiconductor devices have also become finer.
Usually, pure aluminum or aluminum alloy (hereinafter collectively referred to as Al-based alloy) or refractory metal is mainly used as the wiring material. And
For example, after forming a metal wiring layer made of an Al-based alloy by a so-called high-temperature aluminum sputtering method on a base made of an insulating layer, the metal wiring layer is formed into a desired pattern shape by a photolithography technique and an etching technique. A wiring made of a system alloy is formed.
After that, an insulating film is formed over the wiring, and the insulating film is planarized.
【0003】金属配線層上にフォトリソグラフィ技術に
よってレジストパターンを形成するためには、露光時、
金属配線層による光の乱反射を抑える必要がある。露光
時、光の乱反射を抑えられない場合、光の乱反射の影響
でハレーションが生じ、形成されたレジストパターンに
はレジストの段切れ等の欠陥が生じる。従って、通常、
例えばTiONから成る反射防止膜を金属配線層上に形
成した後、レジストパターニングを行っている。In order to form a resist pattern on the metal wiring layer by photolithography,
It is necessary to suppress irregular reflection of light by the metal wiring layer. When irregular reflection of light cannot be suppressed during exposure, halation occurs due to the influence of irregular reflection of light, and defects such as step breakage of the resist occur in the formed resist pattern. Therefore, normally
For example, after forming an antireflection film made of TiON on the metal wiring layer, resist patterning is performed.
【0004】以下、高温アルミニウムスパッタ法に基づ
いた従来の半導体素子の製造プロセス例を、図6及び図
7を参照して説明する。Hereinafter, an example of a conventional semiconductor device manufacturing process based on the high temperature aluminum sputtering method will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
【0005】[工程−10]半導体基板から成る基体1
0に素子分離領域30及びゲート領域32を形成する。
その後、LDDイオン注入を行い、ゲートサイドウォー
ル34を形成し、ソース・ドレイン領域36を形成する
ためにイオン注入を行う(図6の(A)参照)。[Step-10] Base 1 made of semiconductor substrate
An element isolation region 30 and a gate region 32 are formed at 0.
After that, LDD ion implantation is performed to form the gate sidewall 34, and ion implantation is performed to form the source / drain regions 36 (see FIG. 6A).
【0006】[工程−20]その後、全面に層間絶縁層
38を形成し、次いで、層間絶縁層38に開口部40を
形成する(図6の(B)参照)。[Step-20] After that, an interlayer insulating layer 38 is formed on the entire surface, and then an opening 40 is formed in the interlayer insulating layer 38 (see FIG. 6B).
【0007】[工程−30]次に、スパッタ法にて開口
部40を含む層間絶縁層38の全面にTi/TiN/T
iから成るバリア層50を形成した後、高温アルミニウ
ムスパッタ法によってAl系合金(例えば、Al−1w
t%Si)から成る金属配線層52を全面に堆積させ
る。その後、全面にTiONから成る反射防止膜54を
形成する。そして、反射防止膜54及び金属配線層52
をフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術に
よってパターニングすることにより配線56を形成する
(図6の(C)参照)。[Step-30] Next, Ti / TiN / T is formed on the entire surface of the interlayer insulating layer 38 including the opening 40 by the sputtering method.
After forming the barrier layer 50 composed of i, an Al-based alloy (for example, Al-1w) is formed by a high temperature aluminum sputtering method.
A metal wiring layer 52 made of t% Si) is deposited on the entire surface. After that, an antireflection film 54 made of TiON is formed on the entire surface. Then, the antireflection film 54 and the metal wiring layer 52
Are patterned by photolithography and dry etching techniques to form wirings 56 (see FIG. 6C).
【0008】[工程−40]次いで、平坦化処理を施
す。即ち、配線を含む全面にプラズマCVD法にてSi
O2から成る第1の絶縁膜60を形成し、その上にプラ
ズマCVD法にてSiNから成るストッパー層62を形
成し、更にその上に厚いSiO2から成る第2の絶縁膜
64をCVD法にて形成する(図7の(A)参照)。[Step-40] Next, a flattening process is performed. That is, the entire surface including the wiring is Si by the plasma CVD method.
A first insulating film 60 made of O 2 is formed, a stopper layer 62 made of SiN is formed on the first insulating film 60 by plasma CVD, and a second insulating film 64 made of thick SiO 2 is further formed thereon by the CVD method. Formed (see FIG. 7A).
【0009】[工程−50]上部から第2の絶縁膜64
を研磨する。そしてストッパー層62が研磨面として現
れるまで研磨を行う(図7の(B)参照)。こうして、
配線56の上に平坦化された第1の絶縁膜60を形成す
る。[Step-50] Second insulating film 64 from the top
To polish. Then, polishing is performed until the stopper layer 62 appears as a polishing surface (see FIG. 7B). Thus
A planarized first insulating film 60 is formed on the wiring 56.
【0010】あるいは又、SiNから成るストッパー層
を用いる[工程−40]及び[工程−50]の代わり
に、以下の工程にて平坦化処理された絶縁膜を形成する
こともできる。Alternatively, instead of [Step-40] and [Step-50] using a stopper layer made of SiN, an insulating film which has been planarized by the following steps can be formed.
【0011】[工程−40’]プラズマCVD法にてS
iO2から成る絶縁膜70を形成する。[Step-40 '] S by plasma CVD method
forming an insulating film 70 made of iO 2.
【0012】[工程−50’]その後、絶縁膜70上に
レジスト72を形成し、絶縁膜70の凸部が露出するよ
うにレジスト72をパターニングする(図8の(A)参
照)。[Step-50 '] After that, a resist 72 is formed on the insulating film 70, and the resist 72 is patterned so that the convex portions of the insulating film 70 are exposed (see FIG. 8A).
【0013】[工程−60’]次に、絶縁膜70をエッ
チングして、レジストを除去する(図8の(B)参
照)。[Step-60 '] Next, the insulating film 70 is etched to remove the resist (see FIG. 8B).
【0014】[工程−70’]その後、エッチングされ
ずに残った絶縁膜70の一部分70Aを研磨して、絶縁
膜70の平坦化を行う。[Step-70 '] After that, a portion 70A of the insulating film 70 that remains without being etched is polished to planarize the insulating film 70.
【0015】[0015]
【0016】配線56が微細化すると、目的とする配線
幅を制御性よく形成することは困難になる。これは、下
地である層間絶縁層38の凹凸の影響を受けて金属配線
層52の表面には凹凸が生じるため、金属配線層52の
凹部内での反射防止膜のカバレッジが低下する。その結
果、その部分での光の反射率が低下するために光の乱反
射が生じ、結果としてハレーション等の影響で金属配線
層に対して目的のパターニング形状を形成できないから
である。When the wiring 56 is miniaturized, it becomes difficult to form a target wiring width with good controllability. This is because the surface of the metal wiring layer 52 becomes uneven due to the effect of the unevenness of the underlying interlayer insulating layer 38, and thus the coverage of the antireflection film in the concave portion of the metal wiring layer 52 is reduced. As a result, the reflectance of the light at that portion is lowered, so that the light is diffusely reflected, and as a result, the desired patterning shape cannot be formed on the metal wiring layer due to the influence of halation or the like.
【0017】また、レジストパターニング後の配線構造
は、上からTiONから成る反射防止膜/金属配線層で
ある。レジストパターニング後、ドライエッチングによ
って金属配線層のパターニングを行う。この場合、通
常、エッチングガスとしてBCl3系ガスを用いる。と
ころが、BCl3系ガスでのエッチングはケミカル反応
のみであり、BCl3系ガスによってTiONから成る
反射防止膜をエッチングすることは不可能である。それ
故、物理的なスパッタ作用で反射防止膜をエッチングす
る必要がある。The wiring structure after resist patterning is an antireflection film / metal wiring layer made of TiON from above. After patterning the resist, the metal wiring layer is patterned by dry etching. In this case, BCl 3 gas is usually used as the etching gas. However, the etching with the BCl 3 -based gas is only a chemical reaction, and it is impossible to etch the antireflection film made of TiON with the BCl 3 -based gas. Therefore, it is necessary to etch the antireflection film by a physical sputtering action.
【0018】このため、Al系合金から成る金属配線層
をエッチングする際に、スパッタ作用を有するエッチン
グ条件からケミカルエッチング条件へと変更する必要が
ある。ところが、反射防止膜/金属配線層の膜厚が不均
一な場合、このようなエッチング条件の変更により、こ
れらのエッチングが不均一となる問題を有する。Therefore, when etching the metal wiring layer made of an Al-based alloy, it is necessary to change the etching conditions having a sputtering action to the chemical etching conditions. However, when the film thickness of the antireflection film / metal wiring layer is non-uniform, there is a problem in that the etching is non-uniform due to such changes in etching conditions.
【0019】更に、SiNから成るストッパー層62を
用いる[工程−40]及び[工程−50]で説明した方
法は以下の問題点を有する。即ち、SiO2から成る第
2の絶縁膜64を研磨する際にストッパー層62を用い
ているが、SiO2とSiNの研磨に対する選択比は3
〜6程度しか得られない。そのため、SiNから成るス
トッパー層62が研磨の終点判定を行うべくストッパー
として機能せず、第1の絶縁膜60を研磨し過ぎる場合
がある。即ち、制御性良く第2の絶縁膜64を研磨する
ことができない。その結果、第1の絶縁膜60の完全な
平坦化が達成できないという問題を有する。Furthermore, the method described in [Step-40] and [Step-50] using the stopper layer 62 made of SiN has the following problems. That is, although using the stopper layer 62 at the time of polishing the second insulating film 64 made of SiO 2, the selection ratio with respect to the polishing of the SiO 2 and SiN 3
Only ~ 6 can be obtained. Therefore, the stopper layer 62 made of SiN does not function as a stopper to determine the polishing end point, and the first insulating film 60 may be excessively polished. That is, the second insulating film 64 cannot be polished with good controllability. As a result, there is a problem in that complete planarization of the first insulating film 60 cannot be achieved.
【0020】しかも、CVD法等によってSiO2若し
くはSOGから成る第1の絶縁膜60で配線間を埋め込
む際、配線の間隔が細いと、第1の絶縁膜60の埋め込
みが不十分となり、配線間の第1の絶縁膜60に「す
(ボイド)」60Aが発生するという問題も有している
(図9参照)。Moreover, when the wiring is filled with the first insulating film 60 made of SiO 2 or SOG by the CVD method or the like, if the distance between the wirings is small, the filling of the first insulating film 60 becomes insufficient, and the space between the wirings becomes insufficient. There is also a problem that "voids" 60A are generated in the first insulating film 60 (see FIG. 9).
【0021】一方、SiNから成るストッパー層を用い
ない[工程−40’]〜[工程−70’]で説明した方
法においても、絶縁膜70の研磨時、絶縁膜70の研磨
の終点判定は行っていない。このため、絶縁膜70を研
磨し過ぎるという問題を有する。On the other hand, in the method described in [Step-40 '] to [Step-70'] which does not use the stopper layer made of SiN, the end point of the polishing of the insulating film 70 is judged when the insulating film 70 is polished. Not not. Therefore, there is a problem that the insulating film 70 is excessively polished.
【0022】このように微細な半導体装置の製造におい
て、配線を形成した後その上に平坦な絶縁膜を形成する
従来の方法は上述のような種々の問題点を有しており、
これらの問題点を効果的に解決するための方法は未だな
い。In the manufacture of such a fine semiconductor device, the conventional method of forming the wiring and then forming the flat insulating film thereon has various problems as described above.
There is still no way to effectively solve these problems.
【0023】従って、本発明の目的は、配線を形成する
ためのフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技
術による金属配線層のパターニング工程を行う必要がな
く、しかも、従来のように配線上に形成された絶縁膜の
研磨を行わずに、配線を含む絶縁層の完全なる平坦化を
可能とする、新規の半導体装置の配線形成方法を提供す
ることにある。Therefore, an object of the present invention is to eliminate the need for performing the patterning process of the metal wiring layer by the photolithography technique and the dry etching technique for forming the wiring, and moreover, the insulation formed on the wiring as in the conventional case. It is an object of the present invention to provide a novel wiring forming method for a semiconductor device, which enables complete flattening of an insulating layer including wiring without polishing the film.
【0024】[0024]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の半導体装置の配線形成方法は、基体上に絶
縁層を形成した後、この絶縁層に溝部を形成する工程
と、溝部内を含む絶縁層上に金属配線層を形成する工程
と、絶縁層上の金属配線層を除去し、溝部内に金属配線
層を残し配線とする工程、から成ることを特徴とする。In order to achieve the above object, a method of forming a wiring of a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an insulating layer on a substrate and then forming a groove portion in the insulating layer, and a groove portion. And a step of forming a metal wiring layer on the insulating layer including the inside, and a step of removing the metal wiring layer on the insulating layer and leaving the metal wiring layer in the groove as wiring.
【0025】本発明の半導体装置の配線形成方法におい
ては、絶縁層に溝部を形成した後、溝部側壁に絶縁材料
から成るサイドウォールを形成する工程を更に含み、金
属配線層を形成する工程は、基体を高温に加熱した状態
でアルミニウムあるいはアルミニウム系合金をスパッタ
する工程から成ることが好ましい。In the method for forming a wiring of a semiconductor device of the present invention, the method further comprises the step of forming a trench in the insulating layer and then forming a sidewall made of an insulating material on the sidewall of the trench. It is preferable that the method comprises a step of sputtering aluminum or an aluminum alloy while the substrate is heated to a high temperature.
【0026】あるいは又、本発明の半導体装置の配線形
成方法においては、金属配線層を形成する工程は、高融
点金属あるいは高融点金属化合物のCVD法から成るこ
とが好ましい。Alternatively, in the wiring forming method for a semiconductor device of the present invention, the step of forming the metal wiring layer is preferably a CVD method of a refractory metal or a refractory metal compound.
【0027】更に、絶縁層上の金属配線層を除去する工
程は、金属配線層のエッチバック工程から成り、あるい
は、金属配線層のケミカルメカニカルポリッシュ工程か
ら成ることが好ましい。Further, the step of removing the metal wiring layer on the insulating layer preferably comprises a step of etching back the metal wiring layer or a step of chemical mechanical polishing of the metal wiring layer.
【0028】これらの好ましい態様においては、基体上
に絶縁層を形成する前に、基体上に層間絶縁層を形成す
る工程を更に含み、絶縁層に溝部を形成する工程には、
かかる層間絶縁層に開口部を形成する工程が含まれ、溝
部の幅は開口部の径よりも大きく、溝部内を含む絶縁層
上に金属配線層を形成する工程において、開口部内にも
金属配線層を形成することが望ましい。In these preferred embodiments, the method further includes the step of forming an interlayer insulating layer on the base before forming the insulating layer on the base, and the step of forming a groove in the insulating layer comprises:
The step of forming an opening in the interlayer insulating layer is included, the width of the groove is larger than the diameter of the opening, and in the step of forming the metal wiring layer on the insulating layer including the inside of the groove, the metal wiring is also formed in the opening. It is desirable to form layers.
【0029】あるいは又、これらの好ましい態様におい
ては、基体上に絶縁層を形成する前に、基体上に層間絶
縁層を形成し、かかる層間絶縁層に開口部を形成し、次
いで、開口部を金属配線材料で埋め込み、接続孔を形成
する工程を更に含み、溝部の幅は開口部の径よりも大き
いことが望ましい。この場合、開口部を金属配線材料で
埋め込む工程は、基体を高温に加熱した状態でアルミニ
ウムあるいはアルミニウム系合金をスパッタする工程か
ら成り、あるいは、高融点金属あるいは高融点金属化合
物のCVD法から成ることが望ましい。Alternatively, in these preferred embodiments, before forming the insulating layer on the substrate, an interlayer insulating layer is formed on the substrate, an opening is formed in the interlayer insulating layer, and then the opening is formed. It is preferable that the width of the groove portion is larger than the diameter of the opening portion, further including a step of filling with a metal wiring material and forming a connection hole. In this case, the step of filling the opening with the metal wiring material includes a step of sputtering aluminum or an aluminum-based alloy while the substrate is heated to a high temperature, or a CVD method of refractory metal or refractory metal compound. Is desirable.
【0030】[0030]
【作用】本発明においては、絶縁層上の金属配線層を除
去し、溝部内に金属配線層を残し配線とするので、従来
技術のようにフォトリソグラフィ技術及びドライエッチ
ング技術によって絶縁層上に形成された金属配線層のパ
ターニングを行う必要がない。また、絶縁層上の金属配
線層の除去による平坦化処理を行うので、従来の技術の
ような配線上に形成された絶縁膜の平坦化処理を行う必
要がない。In the present invention, since the metal wiring layer on the insulating layer is removed and the metal wiring layer is left in the groove to form the wiring, it is formed on the insulating layer by the photolithography technique and the dry etching technique as in the prior art. It is not necessary to pattern the formed metal wiring layer. Further, since the flattening process is performed by removing the metal wiring layer on the insulating layer, it is not necessary to perform the flattening process of the insulating film formed on the wiring as in the conventional technique.
【0031】[0031]
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明の配線形成方法を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The wiring forming method of the present invention will be described below with reference to the drawings based on the embodiments.
【0032】(実施例1)実施例1においては、半導体
基板から成る基体10上に絶縁層12に溝部14を形成
し、この溝部14を含む絶縁層12上に金属配線層20
を形成した後、絶縁層14上の金属配線層20をエッチ
バック法で除去し、溝部14内のみに金属配線層を残し
配線22を形成する。溝部14の側部にはSiNから成
るサイドウォール16を形成する。また、金属配線層を
構成する金属配線材料としてAl−1wt%Siを用
い、金属配線層を高温スパッタ法で形成する際の下地と
してTiから成るバリア層18を形成する。以下、半導
体装置等の模式的な一部断面図である図1を参照して、
実施例1の方法を具体的に説明する。(Example 1) In Example 1, a groove portion 14 is formed in an insulating layer 12 on a substrate 10 made of a semiconductor substrate, and a metal wiring layer 20 is formed on the insulating layer 12 including the groove portion 14.
After forming, the metal wiring layer 20 on the insulating layer 14 is removed by an etch back method, and the wiring 22 is formed while leaving the metal wiring layer only in the groove portion 14. Sidewalls 16 made of SiN are formed on the sides of the groove 14. Further, Al-1 wt% Si is used as the metal wiring material forming the metal wiring layer, and the barrier layer 18 made of Ti is formed as a base when the metal wiring layer is formed by the high temperature sputtering method. Hereinafter, with reference to FIG. 1, which is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device or the like,
The method of Example 1 will be specifically described.
【0033】[工程−100]例えば半導体基板から成
る基体10上にSiO2から成る絶縁層12を形成す
る。絶縁層12の形成条件を、例えば以下のとおりとす
ることができる。 使用ガス: SiH4/O2/N2=250/250/1
00sccm 温度 : 420゜C 圧力 : 13.3Pa 膜厚 : 0.8μm[Step-100] An insulating layer 12 made of SiO 2 is formed on a substrate 10 made of, for example, a semiconductor substrate. The insulating layer 12 can be formed under the following conditions, for example. Gas used: SiH 4 / O 2 / N 2 = 250/250/1
00sccm Temperature: 420 ° C Pressure: 13.3Pa Film thickness: 0.8 μm
【0034】[工程−110]その後、フォトリソグラ
フィ技術及びドライエッチング技術によって、絶縁層1
2に溝部14を形成する(図1の(A)参照)。ドライ
エッチングの条件を、例えば以下のとおりとすることが
できる。 使用ガス : C4F8=50sccm RFパワー : 1200W 圧力 : 2Pa[Step-110] After that, the insulating layer 1 is formed by the photolithography technique and the dry etching technique.
The groove 14 is formed in the groove 2 (see FIG. 1A). The conditions of dry etching can be set as follows, for example. Gas used: C 4 F 8 = 50 sccm RF power: 1200 W Pressure: 2 Pa
【0035】[工程−120]その後、全面にプラズマ
CVD法にてSiN層を形成する。SiN層の形成条件
を、例えば以下のとおりとすることができる。 使用ガス : SiH4/NH3/N2=180/500
/720sccm 温度 : 200゜C 圧力 : 40Pa 膜厚 : 100nm 次いで、SiN層を、例えば以下の条件で全面エッチバ
ックする。 使用ガス : CHF3=50sccm RFパワー: 300W 圧力 : 2Pa これによって、溝部14の側壁にSiNから成るサイド
ウォール16が形成される(図1の(B)参照)。サイ
ドウォール16を形成することによって、次の工程でT
iからバリア層を形成したとき、絶縁層12によるバリ
ア層の酸化を防止することができる。また、溝部14の
底のコーナー部においてバリア層のバリア性が弱くな
り、後に形成する金属配線層がこの部分で突き抜けると
いう問題を防止することもできる。[Step-120] After that, a SiN layer is formed on the entire surface by plasma CVD. The conditions for forming the SiN layer can be set as follows, for example. Gas used: SiH 4 / NH 3 / N 2 = 180/500
/ 720 sccm Temperature: 200 ° C. Pressure: 40 Pa Film thickness: 100 nm Next, the SiN layer is entirely etched back under the following conditions. Gas used: CHF 3 = 50 sccm RF power: 300 W Pressure: 2 Pa As a result, the sidewall 16 made of SiN is formed on the sidewall of the groove 14 (see FIG. 1B). By forming the sidewalls 16, T
When the barrier layer is formed from i, it is possible to prevent the barrier layer from being oxidized by the insulating layer 12. Further, it is possible to prevent the problem that the barrier property of the barrier layer becomes weak at the bottom corner portion of the groove portion 14 and the metal wiring layer formed later penetrates through this portion.
【0036】[工程−130]次に、Tiから成るバリ
ア層18を溝部14を含む絶縁層12上にスパッタ法に
て形成した後、Al−1wt%Siから成る金属配線材
料を高温スパッタ法にて全面に堆積させて、Al系合金
から成る金属配線層20で溝部14を埋め込む(図1の
(C)参照)。バリア層18を、例えば以下の条件で形
成することができる。 使用ガス : Ar=100sccm パワー : 4kW 圧力 : 0.47Pa 成膜温度 : 150゜C 膜厚 : 50nm また、高温スパッタ法による金属配線材料の堆積条件
を、例えば以下のとおりとすることができる。 使用ガス : Ar=40sccm パワー : 22.5kW 圧力 : 0.47Pa 成膜温度 : 500゜C 膜厚 : 500nm[Step-130] Next, after forming the barrier layer 18 made of Ti on the insulating layer 12 including the groove portion 14 by the sputtering method, the metal wiring material made of Al-1 wt% Si is subjected to the high temperature sputtering method. Then, the metal wiring layer 20 made of Al-based alloy is used to fill the groove 14 (see FIG. 1C). The barrier layer 18 can be formed, for example, under the following conditions. Gas used: Ar = 100 sccm Power: 4 kW Pressure: 0.47 Pa Film formation temperature: 150 ° C. Film thickness: 50 nm Further, the deposition conditions of the metal wiring material by the high temperature sputtering method can be set as follows, for example. Gas used: Ar = 40 sccm Power: 22.5 kW Pressure: 0.47 Pa Film formation temperature: 500 ° C Film thickness: 500 nm
【0037】[工程−140]その後、金属配線層20
及びバリア層18をドライエッチング法にてエッチバッ
クする。これによって、溝部14内にのみ金属配線層2
0及びバリア層18を残し、溝部14内に金属配線層2
0及びバリア層18から成る配線22を形成する(図1
の(D)参照)。ドライエッチングの条件を、例えば以
下のとおりとすることができる。 使用ガス : BCl3/Cl2=60/90sccm マイクロ波パワー: 1000W RFパワー : 50W 圧力 : 0.016Pa[Step-140] After that, the metal wiring layer 20 is formed.
And the barrier layer 18 is etched back by the dry etching method. As a result, the metal wiring layer 2 is formed only in the groove portion 14.
0 and the barrier layer 18 are left, and the metal wiring layer 2 is formed in the groove portion 14.
0 and the wiring 22 composed of the barrier layer 18 are formed (see FIG.
(D)). The conditions of dry etching can be set as follows, for example. Gas used: BCl 3 / Cl 2 = 60/90 sccm Microwave power: 1000W RF power: 50W Pressure: 0.016Pa
【0038】こうして、平坦な絶縁層12に埋め込まれ
た配線22が形成される。実施例1においては、従来の
方法のように反射防止膜の形成や金属配線層20等のレ
ジストパターニング処理及びドライエッチング処理が不
要となり、レジストパターニング時の光の散乱の問題、
エッチングが不均一となる問題を回避することができ
る。また、配線上の絶縁膜の形成や、かかる絶縁膜の平
坦化処理も不要である。Thus, the wiring 22 embedded in the flat insulating layer 12 is formed. In the first embodiment, the formation of an antireflection film, the resist patterning process of the metal wiring layer 20 and the like and the dry etching process as in the conventional method are not necessary, and the problem of light scattering at the time of resist patterning,
The problem of non-uniform etching can be avoided. Further, it is not necessary to form an insulating film on the wiring and to flatten the insulating film.
【0039】(実施例2)実施例2においても、半導体
基板から成る基体10上に絶縁層12に溝部14を形成
し、この溝部14を含む絶縁層12上に金属配線層20
を形成した後、絶縁層14上の金属配線層20を除去
し、溝部14内のみに金属配線層を残し配線22を形成
する。溝部14の側部にはSiNから成るサイドウォー
ル16を形成する。また、金属配線層を構成する金属配
線材料としてAl−1wt%Siを用い、金属配線層を
高温スパッタ法で形成する際の下地としてTiから成る
バリア層18を形成する。(Embodiment 2) In Embodiment 2 as well, the groove portion 14 is formed in the insulating layer 12 on the substrate 10 made of a semiconductor substrate, and the metal wiring layer 20 is formed on the insulating layer 12 including the groove portion 14.
After forming, the metal wiring layer 20 on the insulating layer 14 is removed, and the wiring 22 is formed while leaving the metal wiring layer only in the groove portion 14. Sidewalls 16 made of SiN are formed on the sides of the groove 14. Further, Al-1 wt% Si is used as the metal wiring material forming the metal wiring layer, and the barrier layer 18 made of Ti is formed as a base when the metal wiring layer is formed by the high temperature sputtering method.
【0040】実施例2が実施例1と異なる点は、ケミカ
ルメカニカルポリッシュ法で溝部14以外の金属配線層
20を除去する点にある。この場合、SiO2から成る
絶縁層12をストッパーとして機能させることにより、
ケミカルメカニカルポリッシュに対する金属配線層20
と絶縁層12の選択比を無限大まで設定することが可能
となる。以下、実施例2の方法を具体的に説明する。The second embodiment is different from the first embodiment in that the metal wiring layer 20 other than the groove portion 14 is removed by the chemical mechanical polishing method. In this case, by causing the insulating layer 12 made of SiO 2 to function as a stopper,
Metal wiring layer 20 for chemical mechanical polishing
It is possible to set the selection ratio of the insulating layer 12 to infinity. Hereinafter, the method of Example 2 will be specifically described.
【0041】 [工程−200]〜[工程−230]例えば半導体基板
から成る基体10上にSiO2から成る絶縁層12を形
成する。その後、フォトリソグラフィ技術及びドライエ
ッチング技術によって、絶縁層12に溝部14を形成す
る。次いで、全面にプラズマCVD法にてSiN層を形
成し、その後、SiN層を全面エッチバックし、溝部1
4の側壁にSiNから成るサイドウォール16を形成す
る。次に、Tiから成るバリア層18を溝部14を含む
絶縁層12上にスパッタ法にて形成した後、Al−1w
t%Siから成る金属配線材料を高温スパッタ法にて全
面に堆積させて、溝部14を金属配線層20で埋め込
む。以上の工程は、実施例1の[工程−100]〜[工
程−130]と同様とすることができる。[Step-200] to [Step-230] For example, the insulating layer 12 made of SiO 2 is formed on the base 10 made of a semiconductor substrate. After that, the groove portion 14 is formed in the insulating layer 12 by the photolithography technique and the dry etching technique. Then, a SiN layer is formed on the entire surface by a plasma CVD method, and then the SiN layer is entirely etched back to form a groove 1
A side wall 16 made of SiN is formed on the side wall of No. 4. Next, after forming a barrier layer 18 made of Ti on the insulating layer 12 including the groove portion 14 by a sputtering method, Al-1w
A metal wiring material made of t% Si is deposited on the entire surface by a high temperature sputtering method, and the groove portion 14 is filled with the metal wiring layer 20. The above steps may be the same as those in [Step-100] to [Step-130] of the first embodiment.
【0042】[工程−240]この工程は、実施例1の
[工程−140]と異なり、ケミカルメカニカルポリッ
シュ法によって絶縁層12上の金属配線層20及びバリ
ア層18を除去し、溝部14内に金属配線層20及びバ
リア層18を残し、配線22を形成する。ケミカルメカ
ニカルポリッシュには、図2に示す研磨装置を用いる。
ケミカルメカニカルポリッシュの条件を、例えば以下の
とおりとすることができる。 研磨プレート回転数 : 37rpm ウエハ保持試料台回転数: 17rpm 研磨圧力 : 5.5×108Pa パッド温度 : 40゜C H3PO4+HNO3+CH3COOH溶液を用いて、ケミ
カルメカニカルポリッシュを行う。尚、この溶液の流量
を225ml/分とした。[Step-240] This step is different from [Step-140] of the first embodiment in that the metal wiring layer 20 and the barrier layer 18 on the insulating layer 12 are removed by the chemical mechanical polishing method and the groove 14 is formed. The wiring 22 is formed while leaving the metal wiring layer 20 and the barrier layer 18. The polishing apparatus shown in FIG. 2 is used for the chemical mechanical polish.
The conditions of the chemical mechanical polish can be as follows, for example. Polishing plate rotation speed: 37 rpm Wafer holding sample table rotation speed: 17 rpm Polishing pressure: 5.5 × 10 8 Pa Pad temperature: 40 ° C. H 3 PO 4 + HNO 3 + CH 3 COOH solution is used for chemical mechanical polishing. The flow rate of this solution was 225 ml / min.
【0043】従来SiO2を研磨する場合はスラリー
(SiO2系の研磨剤+KOH+水)を用いるが、スラ
リーでSiO2を研磨する際、スラリーが研磨すべき面
内に均一に分布しないため、研磨し過ぎ等によりウエハ
内の研磨面の平坦化にばらつきが生じるという問題があ
る。Al−Siから成る金属配線層及びバリア層を研磨
する場合、スラリーを必要とせず、H3PO4+HNO3
+CH3COOH溶液等で金属配線層を研磨すること
で、金属配線層及びバリア層のみをエッチバックするこ
とが可能であり、ウエハ内の研磨面の平坦化にばらつき
も少ないという利点を有する。[0043] When polishing the conventional SiO 2 using a slurry (SiO 2 based abrasives + KOH + water) but, when polishing the SiO 2 in the slurry, because the slurry is not uniformly distributed in the plane to be polished, the polishing There is a problem in that the flattening of the polished surface in the wafer varies due to excessive processing. When polishing a metal wiring layer and a barrier layer made of Al-Si, slurry is not required, and H 3 PO 4 + HNO 3 is used.
By polishing the metal wiring layer with a + CH 3 COOH solution or the like, only the metal wiring layer and the barrier layer can be etched back, and there is an advantage that there is little variation in flattening the polished surface in the wafer.
【0044】これによって、平坦な絶縁層12に埋め込
まれた配線22が形成される。実施例2においては、従
来の方法のように金属配線層20のレジストパターニン
グ処理及びドライエッチング処理が不要となり、レジス
トパターニング時の光の散乱の問題、エッチングが不均
一となる問題を回避することができる。また、配線上の
絶縁膜の形成や、かかる絶縁膜の平坦化処理も不要であ
る。As a result, the wiring 22 embedded in the flat insulating layer 12 is formed. In the second embodiment, unlike the conventional method, the resist patterning process and the dry etching process of the metal wiring layer 20 are unnecessary, and the problem of light scattering at the time of resist patterning and the problem of nonuniform etching can be avoided. it can. Further, it is not necessary to form an insulating film on the wiring and to flatten the insulating film.
【0045】(実施例3)実施例3は、実施例1と異な
り、予め半導体基板から成る基体10上の層間絶縁層3
8に開口部40を、また、層間絶縁層38上に形成され
た絶縁層12に溝部14を形成した後、Al−1wt%
Siから成る金属配線材料を高温スパッタ法にて開口部
40及び溝部14をAl系合金から成る金属配線層20
で埋め込み、更に絶縁層14上の金属配線層20及びバ
リア層18をエッチバックにて除去する方法である。(Third Embodiment) The third embodiment is different from the first embodiment in that the interlayer insulating layer 3 is formed on the substrate 10 made of a semiconductor substrate in advance.
8 and the groove 14 is formed in the insulating layer 12 formed on the interlayer insulating layer 38, and then Al-1 wt%
A metal wiring layer 20 made of Si is used as the metal wiring layer 20 made of an Al-based alloy for the opening 40 and the groove 14.
And the metal wiring layer 20 and the barrier layer 18 on the insulating layer 14 are removed by etching back.
【0046】この場合、開口部40の側壁及び溝部14
の側部にSiNから成るサイドウォール16を形成する
ことで、安定した高温アルミニウムスパッタ法を実施す
ることができる。また、開口部40を金属配線層20で
埋め込むことによって、下層導体層と溝部14内の配線
22とが電気的に接続される。以下、半導体装置等の模
式的な一部断面図である図3及び図4を参照して、実施
例3の方法を説明する。In this case, the side wall of the opening 40 and the groove 14 are formed.
By forming the sidewalls 16 made of SiN on the side portions of, the stable high temperature aluminum sputtering method can be performed. By embedding the opening 40 with the metal wiring layer 20, the lower conductor layer and the wiring 22 in the groove 14 are electrically connected. Hereinafter, the method of Example 3 will be described with reference to FIGS. 3 and 4 which are schematic partial cross-sectional views of a semiconductor device and the like.
【0047】[工程−300]Si(100)から成る
半導体基板から成る基体10上に、通常の方法で素子分
離領域30及びゲート領域32を形成する。次いで、L
DDイオン注入を行った後、全面にゲートサイドウォー
ル34を形成するためにSiO2膜を堆積させる。Si
O2膜の堆積条件を、例えば以下のとおりとすることが
できる。 使用ガス : SiH4/O2/N2=250/250/
100sccm 温度 : 420゜C 圧力 : 13.3Pa 膜厚 : 0.25μm 更に、SiO2膜の全面エッチバックを行い、ゲート側
壁にゲートサイドウォール34を形成する。全面エッチ
バックを、例えば以下の条件で行うことができる。 使用ガス : C4F8=50sccm RFパワー: 1200W 圧力 : 2Pa その後、ソース・ドレイン領域36の形成のために、不
純物イオン注入を、例えば以下の条件にて行う。 N型チャネルの形成 As 20KeV,5×1015/cm2 P型チャネルの形成 BF2 20KeV,3×1015/cm2 こうして、図3の(A)に模式的な一部断面図で示す構
造を得ることができる。[Step-300] An element isolation region 30 and a gate region 32 are formed on a substrate 10 made of a semiconductor substrate made of Si (100) by a usual method. Then L
After performing the DD ion implantation, a SiO 2 film is deposited on the entire surface to form the gate sidewall 34. Si
The conditions for depositing the O 2 film can be set as follows, for example. Gas used: SiH 4 / O 2 / N 2 = 250/250 /
100 sccm Temperature: 420 ° C Pressure: 13.3 Pa Film thickness: 0.25 μm Further, the entire surface of the SiO 2 film is etched back to form a gate sidewall 34 on the gate sidewall. The entire surface etchback can be performed, for example, under the following conditions. Gas used: C 4 F 8 = 50 sccm RF power: 1200 W Pressure: 2 Pa After that, in order to form the source / drain regions 36, impurity ion implantation is performed under the following conditions, for example. Formation of N-type channel As 20 KeV, 5 × 10 15 / cm 2 Formation of P-type channel BF 2 20 KeV, 3 × 10 15 / cm 2 Thus, the structure shown in FIG. Can be obtained.
【0048】[工程−310]その後、SiO2及びB
PSGの2層から成る層間絶縁層38を、例えば以下の
条件のCVD法にて全面に形成する。 SiO2層の形成 使用ガス : TEOS 50sccm 圧力 : 40Pa 温度 : 720゜C 膜厚 : 400nm BPSG層の形成 使用ガス : SiH4/PH3/B2H6/O2/N2=8
0/7/7/1000/32000sccm 温度 : 400゜C 圧力 : 1.0×105Pa 膜厚 : 500nm 更に900゜C、20分のリフロー処理を行い、層間絶
縁層38の平坦化を行う。[Step-310] After that, SiO 2 and B
An interlayer insulating layer 38 composed of two PSG layers is formed on the entire surface by, for example, a CVD method under the following conditions. Formation of SiO 2 layer Gas used: TEOS 50 sccm Pressure: 40 Pa Temperature: 720 ° C Film thickness: 400 nm Formation of BPSG layer Gas used: SiH 4 / PH 3 / B 2 H 6 / O 2 / N 2 = 8
0/7/7/1000/32000 sccm Temperature: 400 ° C Pressure: 1.0 × 10 5 Pa Film thickness: 500 nm Further, a reflow process at 900 ° C. for 20 minutes is performed to planarize the interlayer insulating layer 38.
【0049】[工程−320]次に、SiO2から成る
絶縁層12を全面に形成する。絶縁層12を、例えば以
下の条件で形成することができる。 使用ガス : SiH4/O2/N2=250/250/
100sccm 温度 : 420゜C 圧力 : 13.3Pa 膜厚 : 0.8μm[Step-320] Next, the insulating layer 12 made of SiO 2 is formed on the entire surface. The insulating layer 12 can be formed, for example, under the following conditions. Gas used: SiH 4 / O 2 / N 2 = 250/250 /
100 sccm Temperature: 420 ° C Pressure: 13.3 Pa Film thickness: 0.8 μm
【0050】[工程−330]その後、実施例1の[工
程−110]と同様に、フォトリソグラフィ技術及びド
ライエッチング技術によって、絶縁層12に溝部14を
形成する(図3の(B)参照)。[Step-330] After that, similarly to [Step-110] of Example 1, the groove portion 14 is formed in the insulating layer 12 by the photolithography technique and the dry etching technique (see FIG. 3B). .
【0051】[工程−340]次いで、レジストパター
ニング後ドライエッチングを行うことによって、層間絶
縁層38に開口部40を形成する(図3の(C)参
照)。ここで、溝部14の幅を開口部40の径よりも大
きくする。ドライエッチングの条件を、例えば以下のと
おりとすることができる。 使用ガス : C4F8 50sccm RFパワー: 1200W 圧力 : 2Pa 更に、開口部内にイオン注入を行うことにより、接合領
域を形成する。イオン注入の条件として、以下の例を挙
げることができる。 N型チャネルの形成 As 20KeV,5×1015/cm2 P型チャネルの形成 BF2 20KeV,3×1015/cm2 その後、1100゜C、10秒の活性化アニールを行
う。[Step-340] Next, by performing resist patterning and dry etching, an opening 40 is formed in the interlayer insulating layer 38 (see FIG. 3C). Here, the width of the groove 14 is made larger than the diameter of the opening 40. The conditions of dry etching can be set as follows, for example. Gas used: C 4 F 8 50 sccm RF power: 1200 W Pressure: 2 Pa Further, a junction region is formed by ion implantation into the opening. The following examples can be given as conditions for ion implantation. Formation of N-type channel As 20 KeV, 5 × 10 15 / cm 2 Formation of P-type channel BF 2 20 KeV, 3 × 10 15 / cm 2 After that, activation annealing is performed at 1100 ° C. for 10 seconds.
【0052】[工程−350]その後、実施例1の[工
程−120]と同様に、全面にプラズマCVD法にてS
iN層を形成し、次いで、SiN層を全面エッチバック
し、これによって、開口部40の側壁及び溝部14の側
壁にSiNから成るサイドウォール16を形成する(図
4の(A)参照)。[Step-350] Then, as in [Step-120] of Example 1, the entire surface was subjected to S by plasma CVD.
An iN layer is formed, and then the SiN layer is entirely etched back to form sidewalls 16 made of SiN on the sidewalls of the opening 40 and the trenches 14 (see FIG. 4A).
【0053】[工程−360]次に、Ti/TiN/T
iから成るバリア層18を開口部40及び溝部14を含
む絶縁層12上にスパッタ法にて形成した後、Al−S
iから成る金属配線材料を高温スパッタ法にて全面に堆
積させて、開口部40及び溝部14を金属配線層20で
埋め込む(図4の(B)参照)。バリア層18を、例え
ば以下の条件で形成することができる。尚、バリア層1
8は3層から構成されるが、図4においては図面を簡素
化するために1層で表現した。また、他の図面において
も同様である。 Ti成膜条件 使用ガス : Ar=100sccm パワー : 4kW 圧力 : 0.47Pa 成膜温度 : 150゜C 膜厚 : 30nm TiN成膜条件 使用ガス : Ar/N2=40/70sccm パワー : 5kW 圧力 : 0.47Pa 膜厚 : 100nm また、高温スパッタ法による金属配線材料の堆積条件
を、例えば以下のとおりとすることができる。 使用ガス : Ar=40sccm パワー : 22.5kW 圧力 : 0.47Pa 成膜温度 : 500゜C 膜厚 : 500nm[Step-360] Next, Ti / TiN / T
After forming the barrier layer 18 made of i on the insulating layer 12 including the opening 40 and the groove 14 by the sputtering method, Al-S
A metal wiring material made of i is deposited on the entire surface by a high temperature sputtering method, and the opening 40 and the groove 14 are filled with the metal wiring layer 20 (see FIG. 4B). The barrier layer 18 can be formed, for example, under the following conditions. The barrier layer 1
8 is composed of three layers, but in FIG. 4, it is represented by one layer in order to simplify the drawing. The same applies to other drawings. Ti film forming conditions Working gas: Ar = 100 sccm Power: 4 kW Pressure: 0.47 Pa Film forming temperature: 150 ° C Film thickness: 30 nm TiN film forming conditions Working gas: Ar / N 2 = 40/70 sccm Power: 5 kW Pressure: 0 .47 Pa film thickness: 100 nm Further, the deposition conditions of the metal wiring material by the high temperature sputtering method can be set as follows, for example. Gas used: Ar = 40 sccm Power: 22.5 kW Pressure: 0.47 Pa Film formation temperature: 500 ° C Film thickness: 500 nm
【0054】[工程−370]その後、実施例1の[工
程−140]と同様に、金属配線層20及びバリア層1
8をドライエッチング法にてエッチバックする。これに
よって、開口部40内及び溝部14内にのみ金属配線層
20及びバリア層18を残し、溝部14内に金属配線層
及びバリア層から成る配線22を形成する(図4の
(C)参照)。ドライエッチングの条件を、例えば実施
例1の[工程−140]と同様とすることができる。ま
た、開口部40内に金属配線層20が埋め込まれた所謂
コンタクトホールが形成される。[Step-370] Then, as in [Step-140] of Example 1, the metal wiring layer 20 and the barrier layer 1 were formed.
8 is etched back by the dry etching method. Thereby, the metal wiring layer 20 and the barrier layer 18 are left only in the opening 40 and the groove 14, and the wiring 22 made of the metal wiring layer and the barrier layer is formed in the groove 14 (see FIG. 4C). . The conditions of dry etching can be the same as those in [Step-140] of Example 1, for example. Further, a so-called contact hole in which the metal wiring layer 20 is embedded is formed in the opening 40.
【0055】尚、金属配線層20及びバリア層18をド
ライエッチング法にてエッチバックする代わりに、実施
例2の[工程−240]と同様に、ケミカルメカニカル
ポリッシュ法によって絶縁層12上の金属配線層20及
びバリア層18を除去し、溝部14内に金属配線層20
及びバリア層18を残して配線22を形成し、併せて、
開口部40に金属配線層20が埋め込まれた所謂コンタ
クトホールを形成してもよい。Instead of etching back the metal wiring layer 20 and the barrier layer 18 by the dry etching method, the metal wiring on the insulating layer 12 is formed by the chemical mechanical polishing method as in [Step-240] of the second embodiment. The layer 20 and the barrier layer 18 are removed, and the metal wiring layer 20 is formed in the groove portion 14.
And the wiring 22 is formed while leaving the barrier layer 18, and
A so-called contact hole in which the metal wiring layer 20 is embedded may be formed in the opening 40.
【0056】(実施例4)実施例4は、実施例3の変形
である。実施例4が実施例3と相違する点は、開口部4
0を金属配線材料で埋め込んだ後、その上に絶縁層12
を堆積させ、かかる絶縁層12に溝部14を形成する
点、及び絶縁層12上の第2の金属配線層20Aをケミ
カルメカニカルポリッシュ法によって除去する点にあ
る。実施例4においては、実施例3の[工程−30
0]、[工程−310]及び[工程−340]は同様の
工程であり、その他の工程が異なる。以下、図5を参照
して、実施例4の方法を説明する。(Embodiment 4) Embodiment 4 is a modification of Embodiment 3. The difference between the fourth embodiment and the third embodiment is that the opening 4 is
After embedding 0 with a metal wiring material, an insulating layer 12 is formed thereon.
Is formed, and the groove 14 is formed in the insulating layer 12, and the second metal wiring layer 20A on the insulating layer 12 is removed by the chemical mechanical polishing method. In Example 4, [Step-30 of Example 3]
0], [Step-310], and [Step-340] are the same steps, and other steps are different. Hereinafter, the method of the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
【0057】 [工程−400]〜[工程−420] Si(100)の半導体基板から成る基体10上に、通
常の方法で素子分離領域30及びゲート領域32を形成
する。次いで、LDDイオン注入を行った後、ゲートサ
イドウォール34を形成し、ソース・ドレイン領域形成
のために、不純物イオン注入を行う。その後、SiO2
及びBPSGの2層から成る層間絶縁層38を、例えば
CVD法にて全面に形成し、リフロー処理を行い、層間
絶縁層38の平坦化を行う。次いで、層間絶縁層38
に、レジストパターニング後ドライエッチングにて開口
部40を形成し、開口部内にイオン注入を行うことによ
り、接合領域を形成させた後、活性化アニールを行う。
これらの工程は、実施例3の[工程−300]、[工程
−310]及び[工程−340]と同様とすることがで
きる。尚、次いで、SiNから成るサイドウォールを開
口部40の側壁に形成してもよい。[Step-400] to [Step-420] The element isolation region 30 and the gate region 32 are formed on the substrate 10 made of a semiconductor substrate of Si (100) by a usual method. Next, after performing LDD ion implantation, a gate sidewall 34 is formed and impurity ion implantation is performed for forming source / drain regions. After that, SiO 2
And an interlayer insulating layer 38 composed of two layers of BPSG are formed on the entire surface by, for example, a CVD method, and a reflow process is performed to planarize the interlayer insulating layer 38. Then, the interlayer insulating layer 38
After the resist patterning, the opening 40 is formed by dry etching, and ions are implanted into the opening to form a junction region, and then activation annealing is performed.
These steps can be the same as [Step-300], [Step-310] and [Step-340] of the third embodiment. Incidentally, next, a sidewall made of SiN may be formed on the sidewall of the opening 40.
【0058】[工程−430] [工程−420]の後、Ti/TiN/Tiから成る第
1のバリア層42を全面に形成し、その後、全面にAl
−1wt%Siから成る金属配線材料を高温スパッタ法
にて成膜し第1の金属配線層44を形成する。第1のバ
リア層42の成膜条件及び高温スパッタ法の条件は、実
施例3の[工程−360]と同様とすることができる。[Step-430] After [Step-420], a first barrier layer 42 made of Ti / TiN / Ti is formed on the entire surface, and then Al is formed on the entire surface.
A metal wiring material made of -1 wt% Si is formed into a film by a high temperature sputtering method to form a first metal wiring layer 44. The film forming conditions of the first barrier layer 42 and the conditions of the high temperature sputtering method can be the same as in [Step-360] of the third embodiment.
【0059】[工程−440]その後、ドライエッチン
グ法にてエッチバックを行い、開口部40内のみに第1
の金属配線層44及び第1のバリア層42を残す(図5
の(A)参照)。ドライエッチングの条件は、実施例1
の[工程−140]と同様とすることができる。これに
よって、開口部40に第1の金属配線層44が埋め込ま
れた所謂コンタクトホールが形成される。尚、ドライエ
ッチング法にてエッチバックの代わりに、ケミカルメカ
ニカルポリッシュ法によって開口部40内のみに第1の
金属配線層44及び第1のバリア層42を残してもよ
い。[Step-440] After that, etch back is performed by a dry etching method to form a first film only in the opening 40.
The metal wiring layer 44 and the first barrier layer 42 of FIG.
(A)). The dry etching conditions are those of Example 1.
[Step-140] of the above. As a result, a so-called contact hole in which the first metal wiring layer 44 is embedded in the opening 40 is formed. Instead of etching back by the dry etching method, the first metal wiring layer 44 and the first barrier layer 42 may be left only in the opening 40 by the chemical mechanical polishing method.
【0060】[工程−450]次いで、全面にSiO2
から成る絶縁層12を形成する。絶縁層12を、例えば
実施例3の[工程−320]と同様の条件で形成するこ
とができる。[Step-450] Next, SiO 2 is formed on the entire surface.
An insulating layer 12 made of is formed. The insulating layer 12 can be formed, for example, under the same conditions as in [Step-320] of the third embodiment.
【0061】[工程−460]その後、実施例3の[工
程−330]と同様に、フォトリソグラフィ技術及びド
ライエッチング技術によって、絶縁層12に溝部14を
形成する。[Step-460] Thereafter, similar to [Step-330] of the third embodiment, the groove 14 is formed in the insulating layer 12 by the photolithography technique and the dry etching technique.
【0062】[工程−470]その後、実施例3の[工
程−350]と同様に、全面にプラズマCVD法にてS
iN層を形成し、次いで、SiN層を全面エッチバック
し、これによって、溝部14の側壁にSiNから成るサ
イドウォール16を形成する(図5の(B)参照)[Step-470] Then, as in [Step-350] of Example 3, the entire surface was subjected to S by plasma CVD.
An iN layer is formed, and then the SiN layer is entirely etched back to form a sidewall 16 of SiN on the sidewall of the groove 14 (see FIG. 5B).
【0063】[工程−480]次に、実施例1の[工程
−130]と同様の方法で、厚さ30nmのTiから成
る第2のバリア層18Aを溝部14を含む絶縁層12上
にスパッタ法にて形成した後、Al−1wt%Siから
成る金属配線材料を高温スパッタ法にて全面に堆積させ
て、溝部14を第2の金属配線層20Aで埋め込む。[Step-480] Then, a second barrier layer 18A made of Ti and having a thickness of 30 nm is sputtered on the insulating layer 12 including the groove 14 in the same manner as in [Step-130] of the first embodiment. Then, a metal wiring material made of Al-1 wt% Si is deposited on the entire surface by high temperature sputtering to fill the groove 14 with the second metal wiring layer 20A.
【0064】[工程−490]次いで、ケミカルメカニ
カルポリッシュ法によって絶縁層12上の第2の金属配
線層20A及び第2のバリア層18Aを除去し、溝部1
4内に第2の金属配線層20A及び第2のバリア層18
Aを残し、配線22を形成する(図5の(C)参照)。
ケミカルメカニカルポリッシュの条件は、実施例2の
[工程−240]と同様とすることができる。[Step-490] Then, the second metal wiring layer 20A and the second barrier layer 18A on the insulating layer 12 are removed by the chemical mechanical polishing method, and the groove portion 1 is formed.
The second metal wiring layer 20A and the second barrier layer 18
The wiring 22 is formed while leaving A (see FIG. 5C).
The conditions of the chemical mechanical polishing can be the same as those in [Step-240] of Example 2.
【0065】尚、ケミカルメカニカルポリッシュ法によ
って絶縁層12上の第2の金属配線層20A及び第2の
バリア層18Aを除去する代わりに、実施例1の[工程
−140]と同様に、第2の金属配線層20A及び第2
のバリア層18Aをドライエッチング法にてエッチバッ
クし、これによって、溝部14内にのみ第2の金属配線
層20A及び第2のバリア層18Aを残し、溝部14内
に配線22を形成することもできる。Instead of removing the second metal wiring layer 20A and the second barrier layer 18A on the insulating layer 12 by the chemical mechanical polishing method, the second step is performed in the same manner as in [Step-140] of the first embodiment. Second metal wiring layer 20A and second
The barrier layer 18A may be etched back by a dry etching method to leave the second metal wiring layer 20A and the second barrier layer 18A only in the groove 14 and form the wiring 22 in the groove 14. it can.
【0066】(実施例5)実施例5は実施例4の変形で
ある。実施例5が実施例4と相違する点は、予め開口部
40内にCVD法にてタングステンプラグを形成する
点、及び第2の金属配線層44等の除去をドライエッチ
によって行う点にある。(Embodiment 5) Embodiment 5 is a modification of Embodiment 4. The fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that a tungsten plug is previously formed in the opening 40 by the CVD method and that the second metal wiring layer 44 and the like are removed by dry etching.
【0067】 [工程−500]〜[工程−520]これらの工程は、
実施例4の[工程−400]〜[工程−420]と同様
とすることができる。[Step-500] to [Step-520] These steps are
The same process as [Step-400] to [Step-420] of Example 4 can be performed.
【0068】[工程−530] [工程−520]の後、Ti/TiNから成る第1のバ
リア層42を全面にスパッタ法にて形成し、その後、全
面にタングステンから成る金属配線材料をCVD法にて
成膜する。TiN及びTiの成膜条件を、例えば以下の
とおりとすることができる。 TiNの成膜条件 使用ガス : Ar/N2=40/70sccm パワー : 5kW 圧力 : 0.47Pa 成膜温度 : 150゜C 膜厚 : 100nm Tiの成膜条件 使用ガス : Ar=100sccm パワー : 4kW 圧力 : 0.47Pa 成膜温度 : 150゜C 膜厚 : 50nm また、CVD法によるタングステンの成膜条件を、以下
に例示する。 使用ガス : WF6/H2=95/550sccm 成膜温度 : 450゜C 圧力 : 1.1×104Pa 膜厚 : 0.4μm[Step-530] After [Step-520], a first barrier layer 42 made of Ti / TiN is formed on the entire surface by a sputtering method, and then a metal wiring material made of tungsten is formed on the entire surface by a CVD method. To form a film. The film forming conditions of TiN and Ti can be set as follows, for example. TiN film forming conditions Working gas: Ar / N 2 = 40/70 sccm power: 5 kW Pressure: 0.47 Pa Film forming temperature: 150 ° C Film thickness: 100 nm Ti film forming conditions Working gas: Ar = 100 sccm power: 4 kW pressure : 0.47 Pa Film forming temperature: 150 ° C. Film thickness: 50 nm Moreover, the film forming conditions of tungsten by the CVD method are illustrated below. Gas used: WF 6 / H 2 = 95/550 sccm Film formation temperature: 450 ° C Pressure: 1.1 × 10 4 Pa Film thickness: 0.4 μm
【0069】[工程−540]その後、ドライエッチン
グ法にてエッチバックを行い、開口部40内のみにタン
グステンから成る第1の金属配線層44及び第1のバリ
ア層42を残す。ドライエッチングの条件は、例えば以
下のとおりとすることができる。 使用ガス : SF6=50sccm マイクロ波パワー: 850W RFパワー : 150W 圧力 : 1.33Pa これによって、開口部40に第1の金属配線層44が埋
め込まれた所謂タングステンプラグから成るコンタクト
ホールが形成される。尚、ドライエッチング法によるエ
ッチバックの代わりに、ケミカルメカニカルポリッシュ
法によって開口部40内のみにタングステンから成る第
1の金属配線層44及び第1のバリア層42を残しても
よい。[Step-540] After that, etching back is performed by a dry etching method to leave the first metal wiring layer 44 and the first barrier layer 42 made of tungsten only in the opening 40. The conditions of dry etching can be set as follows, for example. Gas used: SF 6 = 50 sccm Microwave power: 850 W RF power: 150 W Pressure: 1.33 Pa This forms a contact hole made of a so-called tungsten plug in which the first metal wiring layer 44 is embedded in the opening 40. . Instead of the etch back by the dry etching method, the first metal wiring layer 44 and the first barrier layer 42 made of tungsten may be left only in the opening 40 by the chemical mechanical polishing method.
【0070】[工程−550]次いで、全面にSiO2
から成る絶縁層12を形成する。絶縁層12を、例えば
実施例4の[工程−450]と同様の条件で形成するこ
とができる。その後、実施例4の[工程−460]と同
様に、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技
術によって、絶縁層12に溝部14を形成し、更に、実
施例4の[工程−470]と同様に、全面にプラズマC
VD法にてSiN層を形成し、次いで、SiN層を全面
エッチバックし、これによって、溝部14の側壁にSi
Nから成るサイドウォール16を形成する。尚、溝部1
4の幅を開口部40の径よりも大きくする。[Step-550] Next, SiO 2 is formed on the entire surface.
An insulating layer 12 made of is formed. The insulating layer 12 can be formed, for example, under the same conditions as in [Step-450] of the fourth embodiment. Thereafter, similar to [Step-460] of Example 4, the groove portion 14 is formed in the insulating layer 12 by the photolithography technique and the dry etching technique, and further, the entire surface is formed in the same manner as [Step-470] of Example 4. Plasma C
A SiN layer is formed by the VD method, and then the SiN layer is entirely etched back, whereby Si is formed on the sidewall of the groove portion 14.
A sidewall 16 made of N is formed. The groove 1
The width of 4 is larger than the diameter of the opening 40.
【0071】[工程−560]次に、実施例4の[工程
−480]と同様の方法で、30nm厚さのTiから成
る第2のバリア層18Aを溝部14を含む絶縁層12上
にスパッタ法にて形成した後、Al−1wt%Siから
成る金属配線材料を高温スパッタ法にて全面に堆積させ
て、溝部14を第2の金属配線層20Aで埋め込む。[Step-560] Next, a second barrier layer 18A made of Ti and having a thickness of 30 nm is sputtered on the insulating layer 12 including the groove portion 14 by the same method as in [Step-480] of the fourth embodiment. Then, a metal wiring material made of Al-1 wt% Si is deposited on the entire surface by high temperature sputtering to fill the groove 14 with the second metal wiring layer 20A.
【0072】[工程−570]その後、実施例1の[工
程−140]と同様の方法で、第2の金属配線層20A
及び第2のバリア層18Aをドライエッチング法にてエ
ッチバックする。これによって、溝部14内にのみ第2
の金属配線層20A及び第2のバリア層18Aを残し、
溝部14内に第2の金属配線層及び第2のバリア層から
成る配線22を形成する。[Step-570] After that, in the same manner as in [Step-140] of Example 1, the second metal wiring layer 20A is formed.
Then, the second barrier layer 18A is etched back by the dry etching method. As a result, the second groove is formed only in the groove 14.
Leaving the metal wiring layer 20A and the second barrier layer 18A of
The wiring 22 including the second metal wiring layer and the second barrier layer is formed in the groove portion 14.
【0073】尚、金属配線層20及びバリア層18をド
ライエッチング法にてエッチバックする代わりに、実施
例2の[工程−240]と同様に、ケミカルメカニカル
ポリッシュ法によって絶縁層12上の金属配線層20及
びバリア層18を除去し、溝部14内に金属配線層20
及びバリア層18を残して配線22を形成してもよい。Instead of etching back the metal wiring layer 20 and the barrier layer 18 by the dry etching method, the metal wiring on the insulating layer 12 is formed by the chemical mechanical polishing method as in [Step-240] of the second embodiment. The layer 20 and the barrier layer 18 are removed, and the metal wiring layer 20 is formed in the groove portion 14.
Alternatively, the wiring 22 may be formed while leaving the barrier layer 18.
【0074】(実施例6)実施例6は実施例1の変形で
あり、実施例6においても、絶縁層12に溝部14を形
成し、この溝部14を含む絶縁層12上に金属配線層2
0を形成した後、絶縁層14上の金属配線層20をエッ
チバック法で除去し、溝部14内のみに配線22を形成
する。実施例6においては、金属配線層20を構成する
金属配線材料としてタングステン(W)を用いる。(Embodiment 6) Embodiment 6 is a modification of Embodiment 1, and also in Embodiment 6, the groove portion 14 is formed in the insulating layer 12, and the metal wiring layer 2 is formed on the insulating layer 12 including the groove portion 14.
After forming 0, the metal wiring layer 20 on the insulating layer 14 is removed by an etch back method, and the wiring 22 is formed only in the groove portion 14. In Example 6, tungsten (W) is used as the metal wiring material forming the metal wiring layer 20.
【0075】[工程−600]例えば半導体基板から成
る基体10上にSiO2から成る絶縁層12を形成す
る。SiO2から成る絶縁層12の形成条件は、実施例
1の[工程−100]と同様とすることができる。[Step-600] For example, the insulating layer 12 made of SiO 2 is formed on the substrate 10 made of a semiconductor substrate. The conditions for forming the insulating layer 12 made of SiO 2 can be the same as in [Step-100] of the first embodiment.
【0076】[工程−610]その後、フォトリソグラ
フィ技術及びドライエッチング技術によって、絶縁層1
2に溝部14を形成する。ドライエッチングの条件を、
例えば実施例1の[工程−110]と同様とすることが
できる。[Step-610] After that, the insulating layer 1 is formed by the photolithography technique and the dry etching technique.
The groove portion 14 is formed in 2. Dry etching conditions
For example, it can be the same as [Step-110] of the first embodiment.
【0077】[工程−620]次に、TiN及びTiか
ら成るバリア層18を溝部14を含む絶縁層12上にス
パッタ法にて形成する。バリア層18を、例えば以下の
条件で形成することができる。 TiNの成膜条件 使用ガス : Ar/N2=40/70sccm パワー : 5kW 圧力 : 0.47Pa 膜厚 : 100nm Ti成膜条件 使用ガス : Ar=100sccm パワー : 4kW 成膜温度 : 150゜C 圧力 : 0.47Pa 膜厚 : 50nm[Step-620] Next, the barrier layer 18 made of TiN and Ti is formed on the insulating layer 12 including the groove 14 by the sputtering method. The barrier layer 18 can be formed, for example, under the following conditions. TiN film forming conditions Working gas: Ar / N 2 = 40/70 sccm Power: 5 kW Pressure: 0.47 Pa Film thickness: 100 nm Ti film forming conditions Working gas: Ar = 100 sccm Power: 4 kW Film forming temperature: 150 ° C Pressure: 0.47Pa film thickness: 50nm
【0078】[工程−630]次に、全面にタングステ
ンから成る金属配線材料をCVD法にて全面に堆積させ
て、溝部14を金属配線層20で埋め込む。タングステ
ンの成膜条件を、例えば以下のとおりとすることができ
る。 使用ガス : WF6/H2=95/550sccm 温度 : 450゜C 圧力 : 1.1×104Pa 膜厚 : 0.4μm[Step-630] Next, a metal wiring material made of tungsten is deposited on the entire surface by the CVD method to fill the groove portion 14 with the metal wiring layer 20. The tungsten film forming conditions can be set as follows, for example. Gas used: WF 6 / H 2 = 95/550 sccm Temperature: 450 ° C Pressure: 1.1 × 10 4 Pa Film thickness: 0.4 μm
【0079】[工程−640]その後、金属配線層20
及びバリア層18を全面エッチバックし、溝部14内に
のみ金属配線層20及びバリア層18を残し、金属配線
層及びバリア層から成る配線22を形成する。エッチバ
ックの条件を、例えば以下のとおりとすることができ
る。 使用ガス : SF6=50sccm マイクロ波パワー: 850W RFパワー : 150W 圧力 : 1.33Pa[Step-640] After that, the metal wiring layer 20 is formed.
Then, the entire barrier layer 18 is etched back, and the metal wiring layer 20 and the barrier layer 18 are left only in the groove portion 14 to form the wiring 22 including the metal wiring layer and the barrier layer. The conditions for the etch back can be set as follows, for example. Gas used: SF 6 = 50 sccm Microwave power: 850W RF power: 150W Pressure: 1.33Pa
【0080】これによって、平坦な絶縁層12に埋め込
まれた配線22が形成される。実施例6においても、従
来の方法のように金属配線層20のレジストパターニン
グ処理及びドライエッチング処理が不要となり、レジス
トパターニング時の光の散乱の問題、エッチングが不均
一となる問題を回避することができる。また、配線上の
絶縁膜の形成や、かかる絶縁膜の平坦化処理も不要であ
る。As a result, the wiring 22 embedded in the flat insulating layer 12 is formed. Also in the sixth embodiment, unlike the conventional method, the resist patterning process and the dry etching process of the metal wiring layer 20 are not necessary, and the problem of light scattering at the time of resist patterning and the problem of uneven etching can be avoided. it can. Further, it is not necessary to form an insulating film on the wiring and to flatten the insulating film.
【0081】(実施例7)実施例7は実施例6の変形で
ある。実施例7が実施例6と相違する点は、絶縁層14
上の金属配線層20及びバリア層18の除去を、ケミカ
ルメカニカルポリッシュ法にて行う点にある。実施例7
においては、実施例6の[工程−630]までは同様の
工程であり、以降の工程が異なる。(Embodiment 7) Embodiment 7 is a modification of Embodiment 6. Example 7 is different from Example 6 in that insulating layer 14
The removal of the upper metal wiring layer 20 and the barrier layer 18 is carried out by the chemical mechanical polishing method. Example 7
In the above, the steps up to [Step-630] of Example 6 are the same steps, and the subsequent steps are different.
【0082】 [工程−700]〜[工程−730]例えば半導体基板
から成る基体10上にSiO2から成る絶縁層12を形
成し、その後、フォトリソグラフィ技術及びドライエッ
チング技術によって絶縁層12に溝部14を形成し、次
いで、全面にタングステンから成る金属配線材料をCV
D法にて全面に堆積させて、溝部14を金属配線層20
で埋め込む。以上の工程は、実施例6の[工程−60
0]〜[工程−630]と同様とすることができる。[Step-700] to [Step-730] For example, the insulating layer 12 made of SiO 2 is formed on the substrate 10 made of a semiconductor substrate, and then the groove portion 14 is formed in the insulating layer 12 by the photolithography technique and the dry etching technique. And then CV with a metal wiring material made of tungsten over the entire surface.
The groove portion 14 is deposited on the entire surface by the D method to form the groove 14 in the metal wiring layer 20.
Embed with. The above steps are the same as those in [Step-60 of Example 6].
0] to [Step-630].
【0083】[工程−740]次いで、ケミカルメカニ
カルポリッシュ法によって絶縁層12上の金属配線層2
0及びバリア層18を除去し、溝部14内に金属配線層
20及びバリア層18を残し、配線22を形成する。こ
の工程は、実施例2の[工程−240]と同様とするこ
とができる。この場合、過酸化水素水(1重量%)+
(NH2)(CH2)2(NH2)(1重量%)+H2O等
の溶液を用いてケミカルメカニカルポリッシュ法を行え
ばよい。[Step-740] Next, the metal wiring layer 2 on the insulating layer 12 is formed by the chemical mechanical polishing method.
0 and the barrier layer 18 are removed, and the metal wiring layer 20 and the barrier layer 18 are left in the groove portion 14 to form the wiring 22. This step can be the same as [Step-240] of Example 2. In this case, hydrogen peroxide solution (1% by weight) +
The chemical mechanical polishing method may be performed using a solution of (NH 2 ) (CH 2 ) 2 (NH 2 ) (1 wt%) + H 2 O.
【0084】実施例6及び実施例7にて説明したタング
ステンから成る金属配線層を溝部14に形成する方法
を、実施例3、実施例4及び実施例5に適用することが
できる。この場合、絶縁層12上の金属配線層20等の
除去、層間絶縁層38上の第1の金属配線層44等の除
去、あるいは絶縁層12上の第2の金属配線層20A等
の除去は、エッチバック法で除去してもよいし、ケミカ
ルメカニカルポリッシュ法で除去してもよい。The method of forming the metal wiring layer made of tungsten in the groove portion 14 described in the sixth and seventh embodiments can be applied to the third, fourth and fifth embodiments. In this case, removal of the metal wiring layer 20 or the like on the insulating layer 12, removal of the first metal wiring layer 44 or the like on the interlayer insulating layer 38, or removal of the second metal wiring layer 20A or the like on the insulating layer 12 is not performed. Alternatively, it may be removed by an etch back method or a chemical mechanical polishing method.
【0085】以上本発明を好ましい実施例に基づき説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。実施例にて用いた各種材料や条件は例示であり、
適宜変更することができる。Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. The various materials and conditions used in the examples are examples,
It can be changed appropriately.
【0086】金属配線材料として、例えば、Cu、M
o、Ni、Co等の高融点金属、若しくはTiW、Zr
W、WN、W、WC、TiC、その他MoSi2、WS
i2、TiSi2等のシリサイド(高融点金属化合物)を
用いることができる。金属配線材料の成膜方法も実施例
に限定されず、他の方法を用いてもよい。また、Al系
合金としては、純Al、あるいはAl−Si−Cu、A
l−Cu、Al−Ge等のAl合金を挙げることができ
る。As the metal wiring material, for example, Cu, M
refractory metal such as o, Ni, Co, or TiW, Zr
W, WN, W, WC, TiC, other MoSi 2 , WS
Silicide (high melting point metal compound) such as i 2 and TiSi 2 can be used. The film forming method of the metal wiring material is not limited to the embodiment, and other methods may be used. Further, as the Al-based alloy, pure Al, Al-Si-Cu, A
Al alloys such as l-Cu and Al-Ge can be mentioned.
【0087】絶縁層12は専らSiO2から成るものと
して説明したが、SiO2の代わりに、BPSG、PS
G、BSG、AsSG、PbSG、SbSG、SOG、
SiONあるいはSiN等の公知の絶縁材料、あるいは
これらの層間絶縁層を積層したものから構成することが
できる。Although the insulating layer 12 has been described as being made of SiO 2 exclusively, BPSG, PS instead of SiO 2 is used.
G, BSG, AsSG, PbSG, SbSG, SOG,
It can be composed of a known insulating material such as SiON or SiN, or a laminate of these interlayer insulating layers.
【0088】また、バリア層を構成するTiNの代わり
に、TiONやTiWを用いることもできる。また、溝
部の形成、サイドウォールの形成、バリア層の形成の順
序を変更して、溝部の形成、バリア層の形成、サイドウ
ォールの形成とすることもできる。Further, TiON or TiW may be used instead of TiN forming the barrier layer. Further, the order of the groove formation, the sidewall formation, and the barrier layer formation may be changed to form the groove formation, the barrier layer formation, and the sidewall formation.
【0089】バリア層がTi層/TiN、TiONある
いはTiW層/Ti層の構造を有し、しかも、溝部の形
成、バリア層の形成、サイドウォールの形成の順と工程
を変更する場合には、溝部14の側壁にSiNから成る
サイドウォール16を形成する代わりに、場合によって
はSiO2等、各種絶縁材料から成るサイドウォールを
形成してもよい。バリア層の最表面のTi層が絶縁層に
よって酸化されることを、TiN、TiONあるいはT
iW層によって回避することができるからである。この
場合、溝部の側壁にサイドウォールを形成する目的は、
溝部14の底のコーナー部においてバリア層のバリア性
が弱くなり、後に形成する金属配線層がこの部分で突き
抜けるという問題を防止することにある。When the barrier layer has a structure of Ti layer / TiN, TiON or TiW layer / Ti layer, and when the order and process of forming the groove portion, forming the barrier layer, and forming the sidewall are changed, Instead of forming the side wall 16 made of SiN on the side wall of the groove portion 14, a side wall made of various insulating materials such as SiO 2 may be formed in some cases. The fact that the Ti layer on the outermost surface of the barrier layer is oxidized by the insulating layer is described as TiN, TiON or T
This is because it can be avoided by the iW layer. In this case, the purpose of forming the sidewall on the sidewall of the groove is
This is to prevent the problem that the barrier property of the barrier layer becomes weak at the corners at the bottom of the groove portion 14 and the metal wiring layer formed later penetrates through this portion.
【0090】例えば、TEOS法により形成されたSi
O2を用いる場合、SiO2層の形成条件及びエッチバッ
ク条件を以下のとおりとすることができる。 (熱CVD法の場合) 使用ガス : TEOS=50 sccm 圧 力 : 40Pa 成長温度 : 720゜C 成長速度 : 11nm/分 (プラズマCVD法の場合) 使用ガス : TEOS=50 sccm 圧 力 : 1300Pa RFパワー: 350W 成長温度 : 250゜C (SiO2層のエッチバック) 使用ガス : CHF3/O2=75/8 sccm 圧 力 : 5Pa パワー : 850WFor example, Si formed by the TEOS method
When O 2 is used, the conditions for forming the SiO 2 layer and the etchback conditions can be set as follows. (In case of thermal CVD method) Used gas: TEOS = 50 sccm Pressure: 40 Pa Growth temperature: 720 ° C. Growth rate: 11 nm / min (In case of plasma CVD method) Used gas: TEOS = 50 sccm Pressure: 1300 Pa RF power : 350W Growth temperature: 250 ° C (SiO 2 layer etch back) Working gas: CHF 3 / O 2 = 75/8 sccm Pressure: 5Pa power: 850W
【0091】基体としては、シリコン半導体基板、ある
いはソース・ドレイン領域が形成された半導体基板の他
にも、MgO基板、GaAs基板、超伝導トランジスタ
基板、下層配線層が形成された絶縁層、接続孔(コンタ
クトホール、ビヤホール、スルーホール)を形成して電
気的接続を形成する必要があるゲート電極等の各種素子
部、薄膜トランジスタを作製するための各種基板上に形
成されたシリコン層等を挙げることができる。As the substrate, in addition to a silicon semiconductor substrate or a semiconductor substrate having source / drain regions formed, a MgO substrate, a GaAs substrate, a superconducting transistor substrate, an insulating layer having a lower wiring layer formed, and a connection hole. (Contact holes, via holes, through holes), various element parts such as gate electrodes that need to form electrical connections, silicon layers formed on various substrates for manufacturing thin film transistors, and the like. it can.
【0092】実施例5においては、所謂ブランケットタ
ングステンCVD法を用いて開口部40内にタングステ
ンプラグを形成したが、代わりに、所謂タングステン選
択CVD法にて開口部40内にタングステンプラグを形
成してもよい。この場合の条件を、例えば以下のとおり
とすることができる。 使用ガス : WF6/SiH4/H2/Ar=10/7
/1000/10 sccm 温 度 : 260゜C 圧 力 : 26PaIn Example 5, the so-called blanket tungsten CVD method was used to form the tungsten plug in the opening 40. Instead, however, the so-called tungsten selective CVD method was used to form the tungsten plug in the opening 40. Good. The conditions in this case can be set as follows, for example. Gas used: WF 6 / SiH 4 / H 2 / Ar = 10/7
/ 1000/10 sccm Temperature: 260 ° C Pressure: 26Pa
【0093】本発明の方法は、MOS半導体装置以外の
他の半導体装置(例えば、バイポーラトランジスタ、C
CD)にも適用できる。又、Ti、TiN等のバリア層
を構成する金属層又は金属化合物層は、CVD等の成膜
法で形成することができる。The method of the present invention is applicable to semiconductor devices other than MOS semiconductor devices (eg, bipolar transistor, C
It can also be applied to CD). Further, the metal layer or the metal compound layer forming the barrier layer of Ti, TiN or the like can be formed by a film forming method such as CVD.
【0094】スパッタ法は、マグネトロンスパッタリン
グ装置、DCスパッタリング装置、RFスパッタリング
装置、ECRスパッタリング装置、また基板バイアスを
印加するバイアススパッタリング装置等各種のスパッタ
リング装置にて行うことができる。The sputtering method can be performed by various sputtering devices such as a magnetron sputtering device, a DC sputtering device, an RF sputtering device, an ECR sputtering device, and a bias sputtering device for applying a substrate bias.
【0095】[0095]
【発明の効果】本発明においては、配線を形成するため
のフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術に
よる金属配線層のパターニング工程が不要である。従っ
て、従来のフォトリソグラフィ技術における光の乱反
射、あるいはドライエッチングにおけるエッチングの不
均一性を回避することができる。According to the present invention, the patterning process of the metal wiring layer by the photolithography technique and the dry etching technique for forming the wiring is unnecessary. Therefore, it is possible to avoid irregular reflection of light in the conventional photolithography technique or nonuniformity of etching in dry etching.
【0096】また、微細な配線を有する半導体装置の作
製において、従来のように配線上に形成された絶縁膜の
形成、あるいはかかる絶縁膜の研磨を行わずに、配線を
含む絶縁層の完全なる平坦化が可能となる。従来のSi
O2系絶縁膜は研磨における選択性が乏しいために研磨
の制御性が乏しかったが、金属配線層の研磨は絶縁層に
対する選択性が大きいので、研磨の制御性も格段に向上
する。Further, in the fabrication of a semiconductor device having fine wiring, the insulating layer including the wiring is completely formed without forming an insulating film formed on the wiring or polishing the insulating film as in the conventional case. Flattening is possible. Conventional Si
The O 2 -based insulating film has poor selectivity in polishing because it has poor selectivity, but polishing of the metal wiring layer has high selectivity with respect to the insulating layer, so that the controllability of polishing is significantly improved.
【0097】更に、溝部内のみに金属配線層を残すため
に、ケミカルメカニカルポリッシュ法あるいはドライエ
ッチング法によるエッチバックを採用することによっ
て、従来の技術を基本的にはそのまま用いることがで
き、半導体装置の製造コストが増加することもない。Further, in order to leave the metal wiring layer only in the groove portion, by adopting the etch back by the chemical mechanical polishing method or the dry etching method, the conventional technique can be basically used as it is. There is no increase in manufacturing cost.
【0098】尚、溝部内に絶縁材料から成るサイドウォ
ールを形成することで、高温アルミニウムスパッタ法に
よって溝部を安定して埋め込むことができる。By forming a sidewall made of an insulating material in the groove, the groove can be stably filled by the high temperature aluminum sputtering method.
【図1】実施例1の方法の各工程を説明するための半導
体装置等の模式的な一部断面図である。FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device or the like for explaining each step of the method of Example 1.
【図2】本発明の実施に適した研磨装置の模式図であ
る。FIG. 2 is a schematic view of a polishing apparatus suitable for carrying out the present invention.
【図3】実施例3の方法の各工程を説明するための半導
体装置等の模式的な一部断面図である。FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device or the like for explaining each step of the method of Example 3;
【図4】図3に引き続き、実施例3の方法の各工程を説
明するための半導体装置等の模式的な一部断面図であ
る。FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device or the like for explaining each step of the method of the third embodiment, following FIG. 3;
【図5】実施例4の方法の各工程を説明するための半導
体装置等の模式的な一部断面図である。FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device or the like for explaining each step of the method of Example 4.
【図6】従来の半導体素子の製造プロセス例における各
工程を説明するための半導体装置等の模式的な一部断面
図である。FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device or the like for explaining each step in a conventional manufacturing process example of a semiconductor element.
【図7】図6に引き続き、従来の半導体素子の製造プロ
セス例における各工程を説明するための半導体装置等の
模式的な一部断面図である。FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor device or the like for explaining each step in the conventional manufacturing process example of the semiconductor element, following FIG. 6;
【図8】従来の半導体素子の製造プロセスの別の例にお
ける各工程を説明するための半導体装置等の模式的な一
部断面図である。FIG. 8 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device or the like for explaining each step in another example of the conventional semiconductor element manufacturing process.
【図9】従来の半導体素子の製造プロセスにおける問題
点を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a problem in a conventional semiconductor element manufacturing process.
10 基体 12 絶縁層 14 溝部 16 サイドウォール 18 バリア層 18A 第2のバリア層 20 金属配線層 20A 第2の金属配線層 22 配線 30 素子分離領域 32 ゲート領域 34 ゲートサイドウォール 36 ソース・ドレイン領域 38 層間絶縁層 40 開口部 42 第1のバリア層 44 第1の金属配線層 50 バリア層 52 金属配線層 54 反射防止膜 56 配線 60 第1の絶縁層 62 ストッパー層 64 第2の絶縁層 70 絶縁層 72 レジスト 10 Base 12 Insulation Layer 14 Groove 16 Sidewall 18 Barrier Layer 18A Second Barrier Layer 20 Metal Wiring Layer 20A Second Metal Wiring Layer 22 Wiring 30 Element Isolation Region 32 Gate Region 34 Gate Sidewall 36 Source / Drain Region 38 Interlayer Insulating layer 40 Opening 42 First barrier layer 44 First metal wiring layer 50 Barrier layer 52 Metal wiring layer 54 Antireflection film 56 Wiring 60 First insulating layer 62 Stopper layer 64 Second insulating layer 70 Insulating layer 72 Resist
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/302 F 21/90 P 7514−4M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 21/302 F 21/90 P 7514-4M
Claims (9)
溝部を形成する工程と、 該溝部内を含む絶縁層上に金属配線層を形成する工程
と、 絶縁層上の金属配線層を除去し、溝部内に金属配線層を
残し配線とする工程、から成ることを特徴とする、半導
体装置の配線形成方法。1. A step of forming a groove in the insulating layer after forming an insulating layer on a substrate, a step of forming a metal wiring layer on the insulating layer including the inside of the groove, and a metal wiring on the insulating layer. A method of forming a wiring of a semiconductor device, comprising the step of removing the layer and leaving the metal wiring layer in the groove as wiring.
縁材料から成るサイドウォールを形成する工程を更に含
み、 金属配線層を形成する工程は、基体を高温に加熱した状
態でアルミニウムあるいはアルミニウム系合金をスパッ
タする工程から成ることを特徴とする請求項1に記載の
半導体装置の配線形成方法。2. The method further comprises the step of forming a side wall made of an insulating material on the side wall of the groove after the groove is formed in the insulating layer, and the step of forming the metal wiring layer includes aluminum or aluminum while the substrate is heated to a high temperature. The method for forming a wiring of a semiconductor device according to claim 1, comprising a step of sputtering an aluminum alloy.
あるいは高融点金属化合物のCVD法から成ることを特
徴とする請求項1に記載の半導体装置の配線形成方法。3. The method for forming a wiring of a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the metal wiring layer comprises a CVD method of a refractory metal or a refractory metal compound.
金属配線層のエッチバック工程から成ることを特徴とす
る請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の半導体
装置の配線形成方法。4. The step of removing the metal wiring layer on the insulating layer comprises:
4. The method for forming a wiring of a semiconductor device according to claim 1, comprising a step of etching back the metal wiring layer.
金属配線層のケミカルメカニカルポリッシュ工程から成
ることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1
項に記載の半導体装置の配線形成方法。5. The step of removing the metal wiring layer on the insulating layer comprises:
4. The method according to claim 1, comprising a chemical mechanical polishing step of the metal wiring layer.
Item 5. A method for forming wiring of a semiconductor device according to item.
層間絶縁層を形成する工程を更に含み、 絶縁層に溝部を形成する工程には、かかる層間絶縁層に
開口部を形成する工程が含まれ、 該溝部の幅は該開口部の径よりも大きく、 溝部内を含む絶縁層上に金属配線層を形成する工程にお
いて、前記開口部内にも金属配線層を形成することを特
徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の
半導体装置の配線形成方法。6. The method further comprises the step of forming an interlayer insulating layer on the substrate before forming the insulating layer on the substrate, wherein the step of forming a groove in the insulating layer forms an opening in the interlayer insulating layer. And the width of the groove is larger than the diameter of the opening, and in the step of forming the metal wiring layer on the insulating layer including the inside of the groove, forming the metal wiring layer also inside the opening. The wiring forming method for a semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring is formed.
層間絶縁層を形成し、かかる層間絶縁層に開口部を形成
し、次いで、該開口部を金属配線材料で埋め込み、接続
孔を形成する工程を更に含み、 溝部の幅は該開口部の径よりも大きいことを特徴とする
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の半導体装
置の配線形成方法。7. An interlayer insulating layer is formed on a substrate before forming an insulating layer on the substrate, an opening is formed in the interlayer insulating layer, and then the opening is filled with a metal wiring material to make connection. The method for forming a wiring of a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of forming a hole, wherein a width of the groove is larger than a diameter of the opening.
基体を高温に加熱した状態でアルミニウムあるいはアル
ミニウム系合金をスパッタする工程から成ることを特徴
とする請求項7に記載の半導体装置の配線形成方法。8. The step of filling the opening with a metal wiring material comprises:
8. The method for forming a wiring of a semiconductor device according to claim 7, comprising the step of sputtering aluminum or an aluminum-based alloy while the substrate is heated to a high temperature.
高融点金属あるいは高融点金属化合物のCVD法から成
ることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の配線
形成方法。9. The step of filling the opening with a metal wiring material comprises:
8. The method for forming a wiring of a semiconductor device according to claim 7, comprising a CVD method of a high melting point metal or a high melting point metal compound.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13410193A JPH06326099A (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Method for forming wiring of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP13410193A JPH06326099A (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Method for forming wiring of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06326099A true JPH06326099A (en) | 1994-11-25 |
Family
ID=15120475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP13410193A Pending JPH06326099A (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Method for forming wiring of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06326099A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10509285A (en) * | 1995-09-14 | 1998-09-08 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | Damask process for reduced feature size |
KR100574912B1 (en) * | 1999-01-18 | 2006-05-02 | 삼성전자주식회사 | Meta wiring structure body protecting metal bridge due to scratch by chemical mechanical polishing on insulating layer, for semiconductor device &manufacturing method thereof |
JP2010123972A (en) * | 1998-02-11 | 2010-06-03 | Applied Materials Inc | Method of depositing low-permittivity film, substrate processing system, method of forming dual damascene structure, and dual damascene structure |
JP2011524089A (en) * | 2008-06-11 | 2011-08-25 | クロステック・キャピタル,リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | Manufacturing method of CMOS image sensor |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP13410193A patent/JPH06326099A/en active Pending
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KR100574912B1 (en) * | 1999-01-18 | 2006-05-02 | 삼성전자주식회사 | Meta wiring structure body protecting metal bridge due to scratch by chemical mechanical polishing on insulating layer, for semiconductor device &manufacturing method thereof |
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