JPH07130848A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH07130848A
JPH07130848A JP27837893A JP27837893A JPH07130848A JP H07130848 A JPH07130848 A JP H07130848A JP 27837893 A JP27837893 A JP 27837893A JP 27837893 A JP27837893 A JP 27837893A JP H07130848 A JPH07130848 A JP H07130848A
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JP
Japan
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plug
film
via hole
wiring
insulating film
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Application number
JP27837893A
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Japanese (ja)
Inventor
Yumiko Kouno
有美子 河野
Nobuyuki Takeyasu
伸行 竹安
Hidekazu Kondo
英一 近藤
Hiroshi Yamamoto
浩 山本
Tomohiro Oota
与洋 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH07130848A publication Critical patent/JPH07130848A/en
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Abstract

PURPOSE:To form an exposure surface flatly by burying plug metal into a via hole without any clearance. CONSTITUTION:A lower-layer metal wiring 30 of Al is formed on an Si substrate body 10. Then, after an interlayer insulation film 40 is formed on it, a via hole is made Then, a via plug 51 is selectively deposited in the via hole by a chemical vapor growth method and then the via plug 51 is protruded upward from the open hole edge of the via hole. Then, an SOG film 35 which is harder than the plug metal is formed on the interlayer insulation film 40 thicker than the via plug which is protruded from the surface to reinforce the via plug. Then, the via plug which is protruded is eliminated along with the SOG film 35 by chemical mechanical polishing and then the surface is flattened. After that, an upper-layer metal wiring 60 is formed on it to form a multilayer wiring structure.

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、多層配線構造を有する
半導体装置の製造方法に関し、特に、多層化工程におけ
る露出表面の平坦化技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure, and more particularly to a technique for flattening an exposed surface in a multilayering process.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子の高密度化、高集積化
にともない多層配線技術が注目されている。この多層配
線構造において、上下に隣合う層の金属配線間を接続す
る技術に、埋め込みヴィア構造を用いたものがある。こ
の構造は、層間絶縁膜にヴィア孔を設け、このヴィア孔
内に金属を埋め込み、ヴィアプラグを形成し、このヴィ
アプラグによって、上層配線層と下層配線層とを接続す
る。
2. Description of the Related Art In recent years, multi-layer wiring technology has been attracting attention as semiconductor elements are becoming higher in density and higher in integration. In this multilayer wiring structure, there is a technique using a buried via structure as a technique for connecting metal wirings in vertically adjacent layers. In this structure, a via hole is provided in the interlayer insulating film, a metal is embedded in the via hole to form a via plug, and the via plug connects the upper wiring layer and the lower wiring layer.

【0003】このヴィアプラグを形成する方法として
は、化学気相成長法による選択CVD(Chemical Vapor
Deposition)法によって、ヴィア孔内にAlもしくはA
l合金を埋め込む方法が提案されている(特開平3−2
91920)。
As a method of forming this via plug, selective CVD (Chemical Vapor) by chemical vapor deposition is used.
Deposition) method, Al or A in the via hole
A method of embedding an l-alloy has been proposed (JP-A-3-2).
91920).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図13(a)に、CV
D法によってヴィア孔内にヴィアプラグを形成した状態
を示す。このように、ヴィア孔101の内部にヴィアプ
ラグの頭部が位置する場合には、プラグ金属102が上
方に突出する山型に形成される場合があり、この場合に
は、このプラグ金属102の頭部の裾野の部分とヴィア
孔101の内壁との間に、空隙103が形成されること
になる。このように、空隙103が形成された状態で、
層間絶縁層104上に上層配線105を形成すると、図
13(b)に示すように、上層配線105のカバレッジ
がこの空隙103の近傍で低下し、EM(エレクトロマ
イグレーション)耐性が悪化するなどの問題点があっ
た。
The problem to be solved by the invention is shown in FIG.
A state in which a via plug is formed in the via hole by the D method is shown. In this way, when the head of the via plug is located inside the via hole 101, the plug metal 102 may be formed in a mountain shape protruding upward, and in this case, the plug metal 102 A space 103 is formed between the bottom of the head and the inner wall of the via hole 101. In this way, with the void 103 formed,
When the upper wiring 105 is formed on the interlayer insulating layer 104, as shown in FIG. 13B, the coverage of the upper wiring 105 is reduced in the vicinity of the void 103, and the EM (electromigration) resistance is deteriorated. There was a point.

【0005】また、このような欠点を補うべく、図14
(a)に示すように、ヴィア孔101の開孔端が埋まる
ようにプラグ金属102を堆積させた場合には、この上
に上層金属105を堆積させた際に、層間絶縁層104
上の上層金属105の厚さが、この部分のみが厚く形成
されるという欠点があった。
Further, in order to make up for such a defect, FIG.
As shown in (a), when the plug metal 102 is deposited so as to fill the open end of the via hole 101, when the upper layer metal 105 is deposited thereon, the interlayer insulating layer 104 is formed.
The thickness of the upper upper layer metal 105 has a drawback that only this portion is formed thick.

【0006】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたものであり、その目的は、多層化工程において、
ヴィア孔内に隙間なくプラグ金属を埋め込むと共に、ヴ
ィア孔内にプラグ金属を埋め込んだ状態で、その露出表
面を平坦に形成する半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide a multi-layering process,
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a plug metal is embedded in a via hole without a gap and the exposed surface of the plug metal is formed flat while the via metal is embedded in the via hole.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる第1の半
導体装置の製造方法は、まず第1工程として、基板上に
Alを含む第1薄膜を形成し、この第1薄膜をパターン
ニングすることにより、下層金属配線を形成する。次に
第2工程として、この下層金属配線上に、この配線とこ
の上層に形成する上層配線とを絶縁する層間絶縁膜を形
成する。次に第3工程として、この層間絶縁膜にヴィア
孔を穿設し、このヴィア孔の底部に下層金属配線を露出
させる。次に第4工程として、化学気相成長法によっ
て、ヴィア孔内にAlを含むプラグ金属を選択的に堆積
させることにより、このヴィア孔の開孔端から上方にプ
ラグ金属を突出させる。次に第5工程として、層間絶縁
膜上に、ヴィア孔の開孔端から突出したプラグ金属より
も厚く、このプラグ金属よりも硬質な絶縁性の保護膜
(例えば、SiO2 ,SiN等)を形成する。この際、
ヴィア孔の内壁に空隙が形成されている場合には、この
空隙内にも充填できるような埋め込み性の優れたSOG
膜法、TEOSを原料としたCVD法などを用いて堆積
させることが望ましい。次に第6工程として、この保護
膜の表面にケミカルメカニカルポリシング(CMP)を
施すことにより、この保護膜と共に、ヴィア孔の開孔端
から突出したプラグ金属を除去し、露出表面を平坦化す
る。なお、ヴィア孔内へのプラグ金属の埋め込みが不十
分である場合には、ヴィア孔内壁とヴィアプラグと間の
間隙にも保護膜を充填し、この保護膜をほぼすべて除去
するように、層間絶縁膜の上層部に至るまでを除去し
て、層間絶縁膜の露出表面を平坦化することが望まし
い。そして第7工程として、平坦化された露出表面上
に、上層配線となるAlを含む第2薄膜を形成する。
In a first method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, first, as a first step, a first thin film containing Al is formed on a substrate and the first thin film is patterned. Thus, the lower metal wiring is formed. Next, as a second step, an interlayer insulating film is formed on the lower metal wiring to insulate the wiring from the upper wiring formed on the upper layer. Next, as a third step, a via hole is formed in this interlayer insulating film, and the lower layer metal wiring is exposed at the bottom of this via hole. Next, as a fourth step, a plug metal containing Al is selectively deposited in the via hole by a chemical vapor deposition method to project the plug metal upward from the open end of the via hole. Next, as a fifth step, an insulating protective film (eg, SiO 2 , SiN, etc.) thicker than the plug metal protruding from the open end of the via hole and harder than this plug metal is formed on the interlayer insulating film. Form. On this occasion,
When a void is formed on the inner wall of the via hole, the SOG with excellent embedding property can be filled also in the void.
It is desirable to deposit using a film method or a CVD method using TEOS as a raw material. Then, in a sixth step, the surface of the protective film is subjected to chemical mechanical polishing (CMP) to remove the plug metal protruding from the open end of the via hole together with the protective film to flatten the exposed surface. . If the plug metal is not sufficiently embedded in the via hole, a protective film is filled in the gap between the inner wall of the via hole and the via plug so that almost all of the protective film is removed. It is desirable that the exposed surface of the interlayer insulating film is flattened by removing even the upper layer portion of the insulating film. Then, as a seventh step, a second thin film containing Al to be upper wiring is formed on the exposed flattened surface.

【0008】また、本発明にかかる第2の半導体装置の
製造方法は、まず第1工程として、基板上にAlを含む
第1薄膜を形成し、この第1薄膜をパターンニングする
ことにより、下層金属配線を形成する。次に第2工程と
して、この下層金属配線上に、この配線とこの上層に形
成する上層配線とを絶縁する層間絶縁膜を形成する。次
に第3工程として、層間絶縁膜にヴィア孔を穿設し、こ
のヴィア孔の底部に下層金属配線を露出させる。次に第
4工程として、化学気相成長法によって、ヴィア孔内に
Alを含むプラグ金属を選択的に堆積させることによ
り、このヴィア孔内に隙間なくプラグ金属を充填する。
この際、層間絶縁膜の表面からプラグ金属が盛り上がる
ように、プラク金属を充分に堆積させることが望まし
い。次に第5工程として、ヴィア孔の開孔端から突出し
たプラグ金属に対し、電解研磨を施すことにより、この
突出したプラグ金属を除去し露出表面を平坦化する。そ
して、第6工程として、この第5工程を経た露出表面上
に、上層配線となるAlを含む第2薄膜を形成する。
In a second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, first, as a first step, a first thin film containing Al is formed on a substrate, and the first thin film is patterned to form a lower layer. Form metal wiring. Next, as a second step, an interlayer insulating film is formed on the lower metal wiring to insulate the wiring from the upper wiring formed on the upper layer. Next, as a third step, a via hole is formed in the interlayer insulating film, and the lower layer metal wiring is exposed at the bottom of the via hole. Next, as a fourth step, a plug metal containing Al is selectively deposited in the via hole by a chemical vapor deposition method to fill the via metal with no gap.
At this time, it is desirable to sufficiently deposit the plaque metal so that the plug metal rises from the surface of the interlayer insulating film. Next, in a fifth step, the plug metal protruding from the open end of the via hole is electrolytically polished to remove the protruding plug metal and flatten the exposed surface. Then, as a sixth step, a second thin film containing Al to be an upper wiring is formed on the exposed surface after the fifth step.

【0009】なお、電解研磨とは、電解液中に試料面を
陽極にして電解を行い、その表面の凸部を除去して平滑
面を得るものであり、例えば、基板或いはプラグ部分を
陽極にして無水酢酸と過塩素酸の混合水溶液中で電解
し、ヴィア孔から突出したプラグ金属を優先的に電解除
去する方法などが揚げられる。
The electropolishing is to electrolyze a sample surface in an electrolytic solution with the sample surface as an anode and remove the convex portions on the surface to obtain a smooth surface. For example, a substrate or a plug part is used as an anode. A method of electrolyzing in a mixed aqueous solution of acetic anhydride and perchloric acid to preferentially remove the plug metal protruding from the via hole by electrolysis is cited.

【0010】[0010]

【作用】第1の半導体装置の製造方法において、ヴィア
孔内に堆積させるAlを含むプラグ金属は、例えばタン
グステンなどのプラグ金属に比べて柔らかいため、その
ままでCMPを施すと、引きちぎられてしまい、ヴィア
孔内に埋め込まれた形状で残すことができない。そこ
で、第4工程において、ヴィア孔の開孔端からプラグ金
属の頭部が突出するように堆積させた後、第5工程にお
いて、突出したプラグ金属が隠れるように、このプラグ
金属よりも固いSiO2 膜などの保護膜で覆う。これに
より、この突出したプラグ金属が、いわば補強されるこ
とになる。そして、このような前処理を施すことで、こ
の表面にCMPを実施することが可能となる。
In the first method of manufacturing a semiconductor device, the Al-containing plug metal deposited in the via hole is softer than the plug metal such as tungsten, so if CMP is performed as it is, the plug metal is torn off. The shape embedded in the via hole cannot be left. Therefore, in the fourth step, the head of the plug metal is deposited so as to project from the open end of the via hole, and then in the fifth step, SiO that is harder than the plug metal is used so that the protruding plug metal is hidden. 2 Cover with a protective film such as a film. As a result, this protruding plug metal is, so to speak, reinforced. Then, by performing such pretreatment, it becomes possible to carry out CMP on this surface.

【0011】また、第2の半導体装置の製造方法では、
ヴィア孔の内壁に空隙が形成されないように、層間絶縁
膜の表面からプラグ金属が盛り上がるように充分に堆積
させる。そして、この表面に電解研磨を施すと、層間絶
縁膜の表面から突出したプラグ金属のみが除去される。
電解研磨においては、溶解した金属が電解液の酸化剤と
反応して試料面に薄い電解生成被膜を作るが、試料凸部
においてはこの電解生成被膜が薄いために電流が強く流
れこととなり、その他の部分に比べて速く進行するため
である。
In the second semiconductor device manufacturing method,
The plug metal is deposited sufficiently so as to rise from the surface of the interlayer insulating film so that no void is formed on the inner wall of the via hole. Then, when this surface is subjected to electrolytic polishing, only the plug metal protruding from the surface of the interlayer insulating film is removed.
In electropolishing, the dissolved metal reacts with the oxidizing agent of the electrolytic solution to form a thin electrogenerated film on the sample surface, but in the convex portion of the sample, the electric current flows strongly because the electrogenerated film is thin. This is because it progresses faster than the part.

【0012】[0012]

【実施例】<実施例1>以下、実施例1にかかる半導体
装置の製造方法について、図1のフローチャート、及
び、図2、3の工程図に基づいて説明する。
EXAMPLE 1 A method for manufacturing a semiconductor device according to Example 1 will be described below with reference to the flow chart of FIG. 1 and the process diagrams of FIGS.

【0013】まず、Si基板本体10の表面に下地絶縁
膜20を形成した後、スパッタ法によって、この下地絶
縁膜20上にCuが0.5重量%含まれるAl合金を5
00nmの膜厚に堆積させ、Al合金膜31を形成する
(図2(a),ステップ101)。
First, a base insulating film 20 is formed on the surface of the Si substrate body 10, and then an Al alloy containing 0.5 wt% of Cu is formed on the base insulating film 20 by sputtering.
The Al alloy film 31 is formed by depositing it to a film thickness of 00 nm (FIG. 2A, step 101).

【0014】次に、Al合金膜31を所定のパターンに
加工し、下層金属配線30を形成する(ステップ10
2)。配線パターンの形成は、露光装置を用いてレジス
トパターンを形成した後、塩素系のガスを用いたRIE
(反応性イオンエッチング)によって行う。
Next, the Al alloy film 31 is processed into a predetermined pattern to form the lower layer metal wiring 30 (step 10).
2). The wiring pattern is formed by forming a resist pattern using an exposure device and then performing RIE using a chlorine-based gas.
(Reactive ion etching).

【0015】次に、下層金属配線30が形成された下地
絶縁膜20上に層間絶縁膜40を形成する(図2
(b)、ステップ103)。この層間絶縁膜40は、プ
ラズマCVD法によってSiO2 膜を堆積させ、次いで
この上にSOG膜を形成した後、エッチバックを利用し
て形成する。
Next, an interlayer insulating film 40 is formed on the base insulating film 20 on which the lower layer metal wiring 30 is formed (FIG. 2).
(B), step 103). The interlayer insulating film 40 is formed by depositing a SiO 2 film by a plasma CVD method, forming an SOG film on the SiO 2 film, and then utilizing etchback.

【0016】次に、層間絶縁膜40の上にフォトレジス
ト膜を形成した後、フッ素系のガスを用いたRIEによ
って、直径0.8μmのヴィア孔50を層間絶縁膜40
の所定の位置に形成する(図2(c),ステップ10
4)。
Next, after forming a photoresist film on the interlayer insulating film 40, the via holes 50 having a diameter of 0.8 μm are formed by the RIE using a fluorine-based gas.
At a predetermined position (FIG. 2C, step 10).
4).

【0017】次に、塩素系のガスを用いたプラズマエッ
チングにより、ヴィア孔50の底部に露出した、下層金
属配線30表面に存在するアルミナ膜70を除去する
(図2(d),ステップ105)。
Next, the alumina film 70 existing on the surface of the lower metal wiring 30 exposed at the bottom of the via hole 50 is removed by plasma etching using a chlorine-based gas (FIG. 2 (d), step 105). .

【0018】次に、大気にさらさずに反応容器に移送し
た後、この反応容器内にDMAHと水素とを供給し、こ
の混合ガスを原料とするCVD法によって、ヴィア孔5
0のみに選択的にAlを堆積させる。これによって、ヴ
ィアプラグ51を形成する(図2(e),ステップ10
6)。
Next, after transferring to the reaction vessel without exposing to the atmosphere, DMAH and hydrogen are supplied into this reaction vessel, and the via hole 5 is formed by the CVD method using this mixed gas as a raw material.
Al is selectively deposited only on 0. Thereby, the via plug 51 is formed (FIG. 2E, step 10).
6).

【0019】次に、層間絶縁膜40上に、この層間絶縁
膜40或いはヴィアプラグ51のうちで、最も突出した
表面が隠れる厚さに、SOG膜35を塗布し、必要に応
じて加熱硬化(キュア)する(図3(f))。このと
き、例えば、400℃以上の温度で、30分以上キュア
することによって、ほぼ完全なSiO2 膜を得ることが
できるが、例えば、300℃で2分間、キュアして溶剤
を蒸発させただけでも、十分に保護膜としての役割を果
たす。
Next, the SOG film 35 is applied on the interlayer insulating film 40 to a thickness such that the most protruding surface of the interlayer insulating film 40 or the via plug 51 is hidden, and the SOG film 35 is heat-cured (if necessary). Cure) (FIG. 3 (f)). At this time, a nearly complete SiO 2 film can be obtained by curing at a temperature of 400 ° C. or higher for 30 minutes or more, but for example, it is only cured at 300 ° C. for 2 minutes to evaporate the solvent. However, it sufficiently serves as a protective film.

【0020】次に、ケミカルメカニカルポリッシング
(CMP)法により、SOG膜35と共に、層間絶縁膜
40の表面に突出したヴィアプラグ51の頭部を研磨し
て除去し、露出表面を平坦化する(図3(g)、ステッ
プ107)。この際、研磨液としては、pH1Oのシリ
カゾルを用い、120kg/cm2 の圧力で研磨パッド
を使ってポリシングを行う。なお、前出の図13(a)
に示したように、ヴィアプラグの頭部がヴィア孔内に位
置し、ヴィアプラグの外縁部とヴィア孔の内壁との間に
間隙が形成されている場合には、このCMPによって、
層間絶縁膜40の上層部も研磨して除去し、図3(g)
に示す状態のように露出表面を平坦化する。
Next, by chemical mechanical polishing (CMP), the head of the via plug 51 protruding from the surface of the interlayer insulating film 40 together with the SOG film 35 is polished and removed to flatten the exposed surface (FIG. 3 (g), step 107). At this time, as the polishing liquid, silica sol having a pH of 10 is used, and polishing is performed using a polishing pad at a pressure of 120 kg / cm 2 . In addition, FIG. 13 (a) described above.
When the head of the via plug is located in the via hole and a gap is formed between the outer edge portion of the via plug and the inner wall of the via hole as shown in FIG.
The upper layer portion of the interlayer insulating film 40 is also polished and removed, as shown in FIG.
The exposed surface is flattened as shown in FIG.

【0021】次に、このように平坦化した層間絶縁膜4
0に表面に、上述した下層金属配線30を形成した方法
と同様の方法によって、スパッタ法によりAl合金を4
00ないし1000nmの膜厚に堆積させ、Al合金膜
61を形成する(図3(h))。この後、Al合金膜6
1を所定のパターンに加工して、上層金属配線60を形
成する。(図3(i),ステップ108)。この際に使
用されるAl合金は、上層金属配線60に用いられるも
のと下層金属配線30に用いられるものとで同一成分の
合金であっても異なる成分の合金であってもよい。
Next, the interlayer insulating film 4 thus flattened
In the same manner as the method of forming the lower layer metal wiring 30 described above on the surface of the aluminum alloy, the Al alloy 4 was formed by sputtering.
The Al alloy film 61 is formed by depositing the film having a thickness of 00 to 1000 nm (FIG. 3H). After this, the Al alloy film 6
1 is processed into a predetermined pattern to form the upper layer metal wiring 60. (FIG. 3 (i), step 108). The Al alloy used in this case may be an alloy of the same component or an alloy of different components used for the upper layer metal wiring 60 and the lower layer metal wiring 30.

【0022】なお、Si基板本体10内および表面には
拡散層、ゲート電極などの半導体装置として必要な構造
が形成されている。下地絶縁膜20の必要な位置には、
コンタクト孔が存在し、下層金属配線30と、拡散層も
しくはゲート電極あるいはその他の構造とを接続するコ
ンタクト構造が形成されている。
Incidentally, structures necessary for a semiconductor device such as a diffusion layer and a gate electrode are formed in and on the surface of the Si substrate body 10. At the required position of the base insulating film 20,
There is a contact hole, and a contact structure for connecting the lower metal wiring 30 and the diffusion layer or the gate electrode or other structure is formed.

【0023】<実施例2>他の実施例を図4のフローチ
ャート、及び、図5、6の工程図に基づいて説明する。
<Embodiment 2> Another embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 and the process diagrams of FIGS.

【0024】まず、Si基板本体10の表面に下地絶縁
膜20を形成した後、スパッタ法によって、この下地絶
縁膜20上にCuが0.5重量%含まれるAl合金を5
00nmの膜厚に堆積させ、Al合金膜31を形成する
(図5(a),ステップ201)。
First, a base insulating film 20 is formed on the surface of the Si substrate body 10, and then an Al alloy containing 0.5% by weight of Cu is formed on the base insulating film 20 by sputtering.
The Al alloy film 31 is formed by depositing it to a film thickness of 00 nm (FIG. 5A, step 201).

【0025】次に、Al合金膜31を所定のパターンに
加工し、下層金属配線30を形成する(ステップ20
2)。配線パターンの形成は、露光装置を用いてレジス
トパターンを形成した後、塩素系のガスを用いたRIE
(反応性イオンエッチング)によって行う。
Next, the Al alloy film 31 is processed into a predetermined pattern to form the lower layer metal wiring 30 (step 20).
2). The wiring pattern is formed by forming a resist pattern using an exposure device and then performing RIE using a chlorine-based gas.
(Reactive ion etching).

【0026】次に、下層金属配線30が形成された下地
絶縁膜20上に層間絶縁膜40を形成する(図5
(b)、ステップ203)。この層間絶縁膜40は、プ
ラズマCVD法によってSiO2 膜を堆積させ、次いで
この上にSOG膜を形成した後、エッチバックを利用し
て形成する。
Next, an interlayer insulating film 40 is formed on the base insulating film 20 on which the lower layer metal wiring 30 is formed (FIG. 5).
(B), step 203). The interlayer insulating film 40 is formed by depositing a SiO 2 film by a plasma CVD method, forming an SOG film on the SiO 2 film, and then utilizing etchback.

【0027】次に、層間絶縁膜40の上にフォトレジス
ト膜を形成した後、フッ素系のガスを用いたRIEによ
って、直径0.8μmのヴィア孔50を層間絶縁膜40
の所定の位置に形成する(図5(c),ステップ20
4)。
Next, after forming a photoresist film on the interlayer insulating film 40, the via holes 50 having a diameter of 0.8 μm are formed in the interlayer insulating film 40 by RIE using a fluorine-based gas.
At a predetermined position (FIG. 5C, step 20).
4).

【0028】次に、塩素系のガスを用いたプラズマエッ
チングにより、ヴィア孔50の底部に露出した、下層金
属配線30表面に存在するアルミナ膜70を除去する
(図5(d),ステップ205)。
Next, the alumina film 70 existing on the surface of the lower metal wiring 30 exposed at the bottom of the via hole 50 is removed by plasma etching using chlorine-based gas (FIG. 5 (d), step 205). .

【0029】次に、大気にさらさずに反応容器に移送し
た後、この反応容器内にDMAHと水素とを供給し、こ
の混合ガスを原料とするCVD法によって、ヴィア孔5
0のみにAlを選択的に堆積させる。これによって、ヴ
ィアプラグ51を形成する(図5(e),ステップ20
6)。
Next, after transferring to the reaction vessel without exposing to the atmosphere, DMAH and hydrogen are supplied into this reaction vessel, and the via hole 5 is formed by the CVD method using this mixed gas as a raw material.
Al is selectively deposited only on 0. This forms the via plug 51 (FIG. 5E, step 20).
6).

【0030】次に、ヴィアプラグ51を形成した基板の
表面に、スピンコート法を用いてエタノールを塗布し乾
燥させる。乾燥させた後、テトラエトキシシラン(TE
OS)とO3 とを原料とした常温CVD法(O3 −TE
OS−CVD法)によって、この表面にSiO2 膜36
を堆積させる(図6(f))。形成したSiO2 膜(O
3 −TEOS−CVD膜)は、埋め込み性に優れてお
り、ヴィア孔の内壁と堆積したヴィアプラグとの間の繊
細な間隙にも充填する。このSiO2 膜は、特に金属質
表面上に堆積し易い性質を有しており、この結果、ヴィ
ア孔の内壁とヴィアプラグとの間の隙間にも良好に堆積
すると共に、プラグ部以外での膜厚を薄くしてもプラグ
頭部を完全に覆うことができる。このため、実施例1と
比較して薄いSiO2 膜でプラグの突出した部分を固定
し、この後のCMP工程でプラグに与えられるダメージ
を防ぐことができ、プラグの信頼性を向上させることが
できる。
Next, ethanol is applied to the surface of the substrate having the via plug 51 formed thereon by a spin coating method and dried. After drying, tetraethoxysilane (TE
OS) and O 3 as raw materials at room temperature CVD (O 3 -TE
The SiO 2 film 36 is formed on this surface by the OS-CVD method).
Are deposited (FIG. 6 (f)). The formed SiO 2 film (O
The 3- TEOS-CVD film) has an excellent embedding property and also fills a delicate gap between the inner wall of the via hole and the deposited via plug. This SiO 2 film has a property of being particularly easily deposited on the metallic surface, and as a result, it is deposited well in the gap between the inner wall of the via hole and the via plug, and at the parts other than the plug portion. Even if the film thickness is reduced, the plug head can be completely covered. Therefore, the protruding portion of the plug is fixed with a thin SiO 2 film as compared with the first embodiment, and damage given to the plug in the subsequent CMP process can be prevented and the reliability of the plug can be improved. it can.

【0031】この後、ケミカルメカニカルポリッシング
(CMP)法により、層間絶縁膜40の表面から突出し
たヴィアプラグの頭部を、SiO2 (O3 −TEOS−
CVD膜)36と共に研磨して除去し、平坦化する(図
6(g)、ステップ207)。この際、研磨液として
は、pH11のシリカゾルを用い135kg/cm2
圧力の研磨パッドを使ってポリシングを行う。この場
合、初期にはプラグ部の盛り上がった部分の圧力が局所
的に大きくなり、その部分のみが極めて速い速度で研磨
が進行する。盛り上り部分が研磨され、全面がほぼ平坦
になった後は、全面的に一定の速度で研磨が進むが、プ
ラグ部以外のSiO2 膜の膜厚を薄くしておけば、実施
例1に比較して短い時間でCMPを終えることができ
る。
Thereafter, the head portion of the via plug protruding from the surface of the interlayer insulating film 40 is covered with SiO 2 (O 3 -TEOS-) by a chemical mechanical polishing (CMP) method.
The CVD film 36 is polished and removed to be planarized (FIG. 6G, step 207). At this time, as the polishing liquid, silica sol having a pH of 11 is used and polishing is performed using a polishing pad having a pressure of 135 kg / cm 2 . In this case, the pressure in the raised portion of the plug portion locally increases initially, and only that portion advances the polishing at an extremely high speed. After the raised portion is polished and the entire surface is substantially flattened, the polishing proceeds at a constant rate over the entire surface. However, if the thickness of the SiO 2 film other than the plug portion is reduced, By comparison, CMP can be completed in a short time.

【0032】次に、このように平坦化した層間絶縁膜4
0に表面に、上述した下層金属配線30を形成した方法
と同様の方法によって、スパッタ法によりAl合金を4
00乃至1000nmの膜厚に堆積させ、Al合金膜6
1を形成する(図6(h))。この後、Al合金膜61
を所定のパターンに加工して、上層金属配線60を形成
する(図6(i)、ステップ208)。この際に使用さ
れるAl合金は、上層金属配線60に用いられるものと
下層金属配線30に用いられるものとで同一成分の合金
であっても異なる成分の合金であってもよい。
Next, the interlayer insulating film 4 thus flattened
In the same manner as the method of forming the lower layer metal wiring 30 described above on the surface of the aluminum alloy, the Al alloy 4 was formed by sputtering.
Al alloy film 6 deposited to a film thickness of 00 to 1000 nm
1 is formed (FIG. 6 (h)). After this, the Al alloy film 61
Is processed into a predetermined pattern to form the upper metal wiring 60 (FIG. 6 (i), step 208). The Al alloy used in this case may be an alloy of the same component or an alloy of different components used for the upper layer metal wiring 60 and the lower layer metal wiring 30.

【0033】<実施例3>他の実施例を図7のフローチ
ャート、及び、図8、9の工程図に基づいて説明する。
<Embodiment 3> Another embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 7 and the process drawings of FIGS.

【0034】まず、Si基板本体10の表面に下地絶縁
膜20を形成した後、スパッタ法によって、この下地絶
縁膜20上にCuが0.5重量%含まれるAl合金を5
00nmの膜厚に堆積させ、Al合金膜31を形成する
(図8(a),ステップ301)。
First, a base insulating film 20 is formed on the surface of the Si substrate body 10, and then an Al alloy containing 0.5 wt% of Cu is formed on the base insulating film 20 by sputtering.
The Al alloy film 31 is formed by depositing it to a film thickness of 00 nm (FIG. 8A, step 301).

【0035】次に、Al合金膜31を所定のパターンに
加工し、下層金属配線30を形成する(ステップ30
2)。配線パターンの形成は、露光装置を用いてレジス
トパターンを形成した後、塩素系のガスを用いたRIE
(反応性イオンエッチング)によって行う。
Next, the Al alloy film 31 is processed into a predetermined pattern to form the lower layer metal wiring 30 (step 30).
2). The wiring pattern is formed by forming a resist pattern using an exposure device and then performing RIE using a chlorine-based gas.
(Reactive ion etching).

【0036】次に、下層金属配線30が形成された下地
絶縁膜20上に層間絶縁膜40を形成する(図8
(b)、ステップ303)。この層間絶縁膜40は、プ
ラズマCVD法によってSiO2 膜を堆積させ、次いで
この上にSOG膜を形成した後、エッチバックを利用し
て形成する。
Next, an interlayer insulating film 40 is formed on the base insulating film 20 on which the lower layer metal wiring 30 is formed (FIG. 8).
(B), step 303). The interlayer insulating film 40 is formed by depositing a SiO 2 film by a plasma CVD method, forming an SOG film on the SiO 2 film, and then utilizing etchback.

【0037】次に、層間絶縁膜40の上にフォトレジス
ト膜を形成した後、フッ素系のガスを用いたRIEによ
って、直径0.8μmのヴィア孔50を層間絶縁膜40
の所定の位置に形成する(図8(c),ステップ30
4)。
Next, after forming a photoresist film on the interlayer insulating film 40, the via holes 50 having a diameter of 0.8 μm are formed by the RIE using a fluorine-based gas.
At a predetermined position (FIG. 8C, step 30).
4).

【0038】次に、塩素系のガスを用いたプラズマエッ
チングにより、ヴィア孔50の底部に露出した下層金属
配線30表面に存在するアルミナ膜70を除去する(図
8(d),ステップ305)。
Next, the alumina film 70 existing on the surface of the lower metal wiring 30 exposed at the bottom of the via hole 50 is removed by plasma etching using a chlorine-based gas (FIG. 8 (d), step 305).

【0039】次に、大気にさらさずに反応容器に移送し
た後、この反応容器内にDMAHと水素とを供給し、こ
の混合ガスを原料とするCVD法によって、ヴィア孔5
0のみにAlを選択的に堆積させる。これによって、ヴ
ィアプラグ51を形成する(図9(e),ステップ30
6)。この際、ヴィア孔50の内壁とヴィアプラグ51
との間に間隙が形成されないように十分に堆積させる。
Next, after transferring to the reaction vessel without exposing to the atmosphere, DMAH and hydrogen are supplied into the reaction vessel, and the via hole 5 is formed by the CVD method using this mixed gas as a raw material.
Al is selectively deposited only on 0. Thereby, the via plug 51 is formed (FIG. 9E, step 30).
6). At this time, the inner wall of the via hole 50 and the via plug 51
Sufficiently deposited so that no gap is formed between them.

【0040】次に、ヴィアプラグを形成した基板を、J
acquet法と同様の電解液組成(60%過塩素酸2
20cc、90%無水素酸780cc)において、電流
密度10A/dm2 、浴温度30℃、電解時間3分の電
解条件で、ヴィア孔50の開孔端から突出したプラグ金
属(Al)を電解研磨によって除去する。これによっ
て、層間絶縁膜40の表面は、平坦化される(図9
(f)、ステップ307)。
Next, the substrate on which the via plug is formed is replaced with J
Electrolyte composition similar to acquet method (60% perchloric acid 2
Electrolytic polishing of the plug metal (Al) protruding from the open end of the via hole 50 under 20 cc and 780 cc of 90% non-hydrogenic acid under the electrolysis conditions of current density of 10 A / dm 2 , bath temperature of 30 ° C. and electrolysis time of 3 minutes. Remove by. As a result, the surface of the interlayer insulating film 40 is flattened (FIG. 9).
(F), step 307).

【0041】次に、このように平坦化した層間絶縁膜4
0に表面に、上述した下層金属配線30を形成した方法
と同様の方法によって、スパッタ法によりAl合金を4
00乃至1000nmの膜厚に堆積させ、Al合金膜6
1を形成する(図9(g))。この後、Al合金膜61
を所定のパターンに加工して、上層金属配線60を形成
する。(図6(h)、ステップ308)。この際に使用
されるAl合金は、上層金属配線60に用いられるもの
と下層金属配線30に用いられるものとで同一成分の合
金であっても異なる成分の合金であってもよい。
Next, the interlayer insulating film 4 thus flattened
In the same manner as the method of forming the lower layer metal wiring 30 described above on the surface of the aluminum alloy, the Al alloy 4 was formed by sputtering.
Al alloy film 6 deposited to a film thickness of 00 to 1000 nm
1 is formed (FIG. 9 (g)). After this, the Al alloy film 61
Is processed into a predetermined pattern to form the upper layer metal wiring 60. (FIG. 6 (h), step 308). The Al alloy used in this case may be an alloy of the same component or an alloy of different components used for the upper layer metal wiring 60 and the lower layer metal wiring 30.

【0042】<実施例4>他の実施例を図10のフロー
チャート、及び、図11、12の工程図に基づいて説明
する。
<Embodiment 4> Another embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 10 and the process drawings of FIGS.

【0043】まず、Si基板本体10の表面に下地絶縁
膜20を形成した後、スパッタ法によって、この下地絶
縁膜20上にCuが0.5重量%含まれるAl合金を5
00nmの膜厚に堆積させ、Al合金膜31を形成する
(図11(a),ステップ401)。
First, the base insulating film 20 is formed on the surface of the Si substrate body 10, and then an Al alloy containing 0.5 wt% of Cu is formed on the base insulating film 20 by sputtering.
The Al alloy film 31 is formed by depositing it to a film thickness of 00 nm (FIG. 11A, step 401).

【0044】次に、Al合金膜31を所定のパターンに
加工し、下層金属配線30を形成する(図11(b)参
照、ステップ402)。配線パターンの形成は、露光装
置を用いてレジストパターンを形成した後、塩素系のガ
スを用いたRIE(反応性イオンエッチング)によって
行う。
Next, the Al alloy film 31 is processed into a predetermined pattern to form the lower metal wiring 30 (see FIG. 11B, step 402). The wiring pattern is formed by RIE (reactive ion etching) using a chlorine-based gas after forming a resist pattern using an exposure device.

【0045】次に、下層金属配線30が形成された下地
絶縁膜20上に層間絶縁膜40を形成する(図11
(b)、ステップ403)。この層間絶縁膜40は、プ
ラズマCVD法によってSiO2 膜を堆積させ、次いで
この上にSOG膜を形成した後、エッチバックを利用し
て形成する。
Next, an interlayer insulating film 40 is formed on the base insulating film 20 on which the lower layer metal wiring 30 is formed (FIG. 11).
(B), step 403). The interlayer insulating film 40 is formed by depositing a SiO 2 film by a plasma CVD method, forming an SOG film on the SiO 2 film, and then utilizing etchback.

【0046】次に、層間絶縁膜40の上にフォトレジス
ト膜を形成した後、フッ素系のガスを用いたRIEによ
って、層間絶縁膜40の所定の位置にヴィア孔を形成す
る(図11(c),ステップ404)。なお、この際、
径と深さの異なるヴィア孔A(0.5μm径×0.8μ
m深さ)、B(0.8μm径×1.8μm深さ)及びC
(0.5μm径×1.5μm深さ)を形成した。
Next, after forming a photoresist film on the interlayer insulating film 40, a via hole is formed at a predetermined position of the interlayer insulating film 40 by RIE using a fluorine-based gas (FIG. 11C). ), Step 404). At this time,
Via hole A with different diameter and depth (0.5μm diameter x 0.8μ
m depth), B (0.8 μm diameter × 1.8 μm depth) and C
(0.5 μm diameter × 1.5 μm depth) was formed.

【0047】次に、塩素系のガスを用いたプラズマエッ
チングにより、ヴィア孔A〜Cの底部に露出した、下層
金属配線30表面に存在するアルミナ膜70を除去する
(図11(d),ステップ405)。
Next, the alumina film 70 existing on the surface of the lower metal wiring 30 exposed at the bottom of the via holes A to C is removed by plasma etching using a chlorine-based gas (FIG. 11D, step). 405).

【0048】次に、大気にさらさずに反応容器に移送し
た後、この反応容器内にDMAHと水素とを供給し、こ
の混合ガスを原料とするCVD法によって、ヴィア孔A
〜CのみにAlを選択的に堆積させる。これによって、
ヴィアプラグ51を形成する(図12(e),ステップ
406)。なお、堆積の程度は、径と深さの異なるヴィ
ア孔が存在するため、もっとも深いヴィアBについて、
ヴィア孔最上表面における横断面を考えた場合のヴィア
孔に対するヴィアプラグの面積比が、0.8以上になる
までAlを堆積させた。このため、その他のヴィア孔A
およびCにおいては、Alが突出して溢れる状態となっ
た。
Next, after transferring to the reaction container without exposing to the atmosphere, DMAH and hydrogen are supplied into this reaction container, and the via hole A is formed by the CVD method using this mixed gas as a raw material.
Al is selectively deposited only on C. by this,
The via plug 51 is formed (FIG. 12E, step 406). As for the degree of deposition, since there are via holes with different diameters and depths, for the deepest via B,
Al was deposited until the area ratio of the via plug to the via hole was 0.8 or more when the cross section on the uppermost surface of the via hole was considered. Therefore, other via holes A
In C and C, Al was projected and overflowed.

【0049】次に、ヴィアプラグを形成した基板をJa
cquet法と同様の電解液組成(60%過塩素酸22
0cc、90%無水酢酸780cc)において、電流密
度10A/dm2、浴温度30℃、及び電解時間3分の
電解条件で、ヴィア孔から突出したAlを電解研磨によ
って除去し、平坦化する(図12(f)、ステップ40
7)。電解は、突出した部分から優先的に行われるた
め、ヴィア孔A、Cにおける突出して溢れたAlがまず
除去され、ヴィア孔Bはほとんど電解されることなく、
全体が平坦化される。基板表面の平坦化方法は、このよ
うな電解研磨に限るものではなく、実施例1あるいは2
に示したように、SOG膜や、03 −TEOS−CVD
膜によって、ヴィア孔内壁とプラグとの隙間を埋めつつ
突出したAlを固定した後、CMP法を実施してもよ
い。
Next, the substrate on which the via plug is formed is Ja
Electrolyte composition similar to cquet method (60% perchloric acid 22
In 0 cc, 90% acetic anhydride 780 cc), Al protruding from the via hole is removed by electropolishing under a current density of 10 A / dm2, a bath temperature of 30 ° C., and an electrolysis time of 3 minutes to perform flattening (FIG. 12). (F), step 40
7). Since the electrolysis is preferentially carried out from the protruding portion, the protruding and overflowing Al in the via holes A and C is first removed, and the via hole B is hardly electrolyzed.
The whole is flattened. The method of flattening the substrate surface is not limited to such electrolytic polishing, and the method of Example 1 or 2
As shown in, the SOG film and 0 3 -TEOS-CVD
The CMP method may be carried out after fixing the protruding Al while filling the gap between the inner wall of the via hole and the plug with the film.

【0050】次に、このように平坦化した層間絶縁膜4
0の表面に、上述した下層金属配線30を形成した方法
と同様の方法によって、スパッタ法によりAl合金を4
00乃至1000nmの膜厚に堆積させ、Al合金膜6
1を形成する(図12(g)、ステップ408)。
Next, the interlayer insulating film 4 thus flattened
An Al alloy was formed on the surface of No. 0 by sputtering in the same manner as the method of forming the lower metal wiring 30 described above.
Al alloy film 6 deposited to a film thickness of 00 to 1000 nm
1 is formed (FIG. 12 (g), step 408).

【0051】次に、Al合金膜61を所定のパターンに
加工して、上層金属配線60を形成し、多層配線構造を
形成する(図12(h)、ステップ408)。なお、こ
のとき使用されるAl合金は、上層金属配線60に用い
られるものと下層金属配線30に用いられるものと同一
成分の合金であっても異なる成分の合金であってもよ
い。
Next, the Al alloy film 61 is processed into a predetermined pattern to form the upper metal wiring 60 to form a multi-layer wiring structure (FIG. 12 (h), step 408). The Al alloy used at this time may be an alloy of the same component as that used for the upper layer metal wiring 60 and the alloy used for the lower layer metal wiring 30, or may be an alloy of different components.

【0052】なお、各実施例において、プラグ金属より
も硬質な絶縁性の保護膜として、SOG法によるSiO
2 膜、03 −TEOS−CVD法による膜SiO2 膜を
例示したが、この他にも、SiN膜などを使用すること
もできる。
In each of the examples, as the insulating protective film harder than the plug metal, SiO by the SOG method is used.
2 film, 0 3 is exemplified film SiO 2 film by -TEOS-CVD method, the addition to, may also be used such as SiN film.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる第
1の半導体装置の製造方法によれば、ヴィア孔の開孔端
から上方にプラグ金属が突出するように堆積させ、この
突出したプラク金属をSOG膜などの固い保護膜で覆う
こことしたので、比較的柔らかいAlを含むプラグ金属
に対しても、CMPを施し、表面を平坦化することが可
能となる。
As described above, according to the first semiconductor device manufacturing method of the present invention, the plug metal is deposited so as to project upward from the open end of the via hole, and the projecting plaque is formed. Since the metal is covered with the hard protective film such as the SOG film, it is possible to apply CMP to the relatively soft plug metal containing Al to flatten the surface.

【0054】また、ヴィア孔内へのプラグ金属の埋め込
みが不十分であっても、ヴィア孔内壁とヴィアプラグと
間の間隙にも保護膜が充填されるが、この際には、CM
Pによって、保護膜と共に層間絶縁膜の上層部を除去す
ることにより、露出表面を平坦化することが可能であ
る。
Further, even if the plug metal is not sufficiently embedded in the via hole, the protective film is also filled in the gap between the inner wall of the via hole and the via plug.
By using P, the exposed surface can be flattened by removing the upper layer portion of the interlayer insulating film together with the protective film.

【0055】また、本発明にかかる第2の半導体装置の
製造方法によれば、層間絶縁膜の表面からプラグ金属が
盛り上がるようにして、ヴィア孔内に隙間なくプラグ金
属を堆積させ、この後、この層間絶縁膜の表面に電解研
磨を施すこととしたので、層間絶縁膜の表面から突出し
たプラグ金属のみを除去することができ、これによっ
て、露出表面を平坦化することが可能となる。
Further, according to the second method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the plug metal is deposited in the via hole without leaving a gap so that the plug metal rises from the surface of the interlayer insulating film, and thereafter, Since the surface of the interlayer insulating film is electrolytically polished, only the plug metal protruding from the surface of the interlayer insulating film can be removed, and the exposed surface can be flattened.

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

【図1】実施例1にかかる製造工程を示すフローチャー
トである。
FIG. 1 is a flowchart showing a manufacturing process according to a first embodiment.

【図2】(a)〜(e)は、実施例1にかかる各製造工
程を順に示す工程図である。
2A to 2E are process diagrams sequentially showing each manufacturing process according to the first embodiment.

【図3】(f)〜(i)は、図2に続く製造工程を順に
示す工程図である。
3 (f) to (i) are process diagrams sequentially showing the manufacturing process following FIG.

【図4】実施例2にかかる製造工程を示すフローチャー
トである。
FIG. 4 is a flowchart showing a manufacturing process according to the second embodiment.

【図5】(a)〜(e)は、実施例1にかかる各製造工
程を順に示す工程図である。
5A to 5E are process diagrams sequentially showing each manufacturing process according to the first embodiment.

【図6】(f)〜(i)は、図5に続く製造工程を順に
示す工程図である。
6 (f) to (i) are process diagrams sequentially showing the manufacturing process following FIG.

【図7】実施例3にかかる製造工程を示すフローチャー
トである。
FIG. 7 is a flowchart showing a manufacturing process according to the third embodiment.

【図8】(a)〜(d)は、実施例3にかかる各製造工
程を順に示す工程図である。
8A to 8D are process diagrams sequentially showing each manufacturing process according to the third embodiment.

【図9】(e)〜(h)は、図8に続く製造工程を順に
示す工程図である。
9E to 9H are process diagrams sequentially showing the manufacturing process subsequent to FIG.

【図10】実施例4にかかる製造工程を示すフローチャ
ートである。
FIG. 10 is a flowchart showing a manufacturing process according to the fourth embodiment.

【図11】(a)〜(d)は、実施例4にかかる各製造
工程を順に示す工程図である。
11A to 11D are process diagrams sequentially showing each manufacturing process according to the fourth embodiment.

【図12】(e)〜(h)は、図11に続く製造工程を
順に示す工程図である。
12 (e) to (h) are process drawings sequentially showing the manufacturing process following FIG.

【図13】(a),(b)は、従来の製造方法を示す工
程図である。
13A and 13B are process diagrams showing a conventional manufacturing method.

【図14】(a),(b)は、従来の製造方法を示す工
程図である。
14A and 14B are process diagrams showing a conventional manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…Si基板本体、20…下地絶縁膜、30…下層金
属配線、35…SOG膜(保護膜)、36…SiO
2 (保護膜)、40…層間絶縁膜、50…ヴィア孔、5
1…ヴィアプラグ、60…上層金属配線
10 ... Si substrate main body, 20 ... Base insulating film, 30 ... Lower metal wiring, 35 ... SOG film (protective film), 36 ... SiO
2 (protective film), 40 ... interlayer insulating film, 50 ... via hole, 5
1 ... Via plug, 60 ... Upper layer metal wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 英一 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 山本 浩 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 太田 与洋 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Eiichi Kondo 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Kawasaki Steel Corporation Technical Research Headquarters (72) Inventor Hiroshi Yamamoto 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi Address Kawasaki Steel Co., Ltd. Technical Research Division (72) Inventor Yoyo Ota 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Kawasaki Steel Co., Ltd. Technical Research Division

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多層配線構造を有する半導体装置の製造
方法であって、 基板上にAlを含む第1薄膜を形成し、この第1薄膜を
パターンニングすることにより、下層金属配線を形成す
る第1工程と、 前記下層金属配線上に、この配線とこの上層に形成する
上層配線とを絶縁する層間絶縁膜を形成する第2工程
と、 前記層間絶縁膜にヴィア孔を穿設し、このヴィア孔の底
部に前記下層金属配線を露出させる第3工程と、 化学気相成長法によって、前記ヴィア孔内にAlを含む
プラグ金属を選択的に堆積させることにより、このヴィ
ア孔の開孔端から上方に前記プラグ金属の少なくとも一
部を突出させる第4工程と、 前記層間絶縁膜上に、このプラグ金属よりも硬質な絶縁
性の保護膜を、前記ヴィア孔の開孔端から突出した前記
プラグ金属よりも厚く形成する第5工程と、 この保護膜の表面にケミカルメカニカルポリシングを施
すことにより、この保護膜と共に、前記ヴィア孔の開孔
端から突出した前記プラグ金属を除去し、露出表面を平
坦化する第6工程と、 前記平坦化された露出表面上に、前記上層配線となるA
lを含む第2薄膜を形成する第7工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure, comprising forming a first thin film containing Al on a substrate, and patterning the first thin film to form a lower metal wiring. 1 step, a second step of forming an interlayer insulating film on the lower metal wiring, which insulates the wiring and an upper wiring formed in the upper layer, and a via hole is formed in the interlayer insulating film. A third step of exposing the lower metal wiring to the bottom of the hole, and a selective deposition of a plug metal containing Al in the via hole by a chemical vapor deposition method. A fourth step of projecting at least a portion of the plug metal upward, and an insulating protective film, which is harder than the plug metal, on the interlayer insulating film, the plug projecting from an open end of the via hole. Than metal A fifth step of forming a thick film, and chemical mechanical polishing of the surface of the protective film removes the plug metal protruding from the open end of the via hole together with the protective film to flatten the exposed surface. A sixth step, and forming the upper layer wiring on the flattened exposed surface A
a seventh step of forming a second thin film containing l, and a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 前記第6工程では、ケミカルメカニカル
ポリシングにより、前記保護膜から前記層間絶縁膜の上
層部に至るまでを除去し、前記層間絶縁膜の露出表面を
平坦化す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。
2. The sixth step is characterized in that the exposed surface of the interlayer insulating film is planarized by removing from the protective film to the upper layer portion of the interlayer insulating film by chemical mechanical polishing. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 多層配線構造を有する半導体装置の製造
方法であって、 基板上にAlを含む第1薄膜を形成し、この第1薄膜を
パターンニングすることにより、下層金属配線を形成す
る第1工程と、 前記下層金属配線上に、この配線とこの上層に形成する
上層配線とを絶縁する層間絶縁膜を形成する第2工程
と、 前記層間絶縁膜にヴィア孔を穿設し、このヴィア孔の底
部に前記下層金属配線を露出させる第3工程と、 化学気相成長法によって、前記ヴィア孔内にAlを含む
プラグ金属を選択的に堆積させることにより、このヴィ
ア孔内に隙間なくプラグ金属を充填する第4工程と、 前記ヴィア孔の開孔端から突出した前記プラグ金属に対
して、電解研磨を施すことにより、この突出したプラグ
金属を除去し、前記層間絶縁膜の露出表面を平坦化する
第5工程と、 この第5工程を経た露出表面上に、前記上層配線となる
Alを含む第2薄膜を形成する第6工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure, comprising forming a first thin film containing Al on a substrate, and patterning the first thin film to form a lower metal wiring. 1 step, a second step of forming an interlayer insulating film on the lower metal wiring, which insulates the wiring and an upper wiring formed in the upper layer, and a via hole is formed in the interlayer insulating film. A third step of exposing the lower metal wiring to the bottom of the hole, and a chemical vapor deposition method for selectively depositing a plug metal containing Al in the via hole to form a plug without a gap in the via hole. A fourth step of filling the metal, and electrolytically polishing the plug metal protruding from the open end of the via hole to remove the protruding plug metal and remove the exposed surface of the interlayer insulating film. flat Fifth step and, on the exposed surface through the fifth step, the method of manufacturing a semiconductor device characterized by having a sixth step of forming a second thin film containing Al serving as the upper layer wiring of.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114728523A (en) * 2019-11-26 2022-07-08 罗姆股份有限公司 Thermal print head and method of manufacturing the same

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