JPH09199503A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH09199503A
JPH09199503A JP953596A JP953596A JPH09199503A JP H09199503 A JPH09199503 A JP H09199503A JP 953596 A JP953596 A JP 953596A JP 953596 A JP953596 A JP 953596A JP H09199503 A JPH09199503 A JP H09199503A
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JP
Japan
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film
wiring
semiconductor device
gas
teos
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JP953596A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Takizawa
正明 滝沢
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To use a Cu wiring which can be subjected to a precision processing without oxidizing the Cu wiring. SOLUTION: A PE-TEOS film 22 is deposited on a Cu film 21 by a plasma CVD method using the mixture of TEOS(tetraethoxysilane) gas and oxygen gas and the PE-TEOS film 22 is patterned. The Cu film 21 and a barrier film 14 are etched by an RIE method (a high temperature etching method) by using the patterned PE-TEOS film 22 as a mask to form a Cu wiring 23. Then a PE-TEOS film 24 which covers the Cu wiring 23 is deposited. With this constitution, a semiconductor device which uses Cu wirings and has a high integral rate can be manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置およびそ
の製造方法に関し、さらに詳しくは、銅配線を酸化させ
ずに、微細加工した銅配線を用いる半導体装置およびそ
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device that uses finely processed copper wiring without oxidizing the copper wiring and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路は益々高集積化が
進み、構成素子の微細化が進んで、これら構成素子間等
の配線は配線幅の縮小化や平坦化技術を用いた多層配線
化が求められている。従来、半導体集積回路の配線はA
l合金膜、例えは1%のSiを含むAl合金膜や1%の
Siと2%のCuを含むAl合金膜等が用いられてきた
が、微細化が進んでハーフミクロン以下の配線パターン
ルールとなってきている半導体集積回路に於いては、エ
レクトロマイグレーションやストレスマイグレーション
の問題による配線の信頼性に問題が出てきて、Al合金
膜の使用が困難な状態となってきている。一方、半導体
集積回路の高速化に伴い、Al合金膜による配線抵抗自
体が問題となってきており、Al合金膜配線の抵抗自体
を下げようとして、Al合金膜厚を厚くすると、今度は
微細加工上の問題が起こってくる。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor integrated circuits have become more highly integrated and the constituent elements have become finer, and wiring between these constituent elements and the like has become multi-layer wiring using a reduction in wiring width and a flattening technique. Is required. Conventionally, the wiring of the semiconductor integrated circuit is A
1 alloy film, for example, an Al alloy film containing 1% Si, an Al alloy film containing 1% Si and 2% Cu, etc. have been used. In the recent semiconductor integrated circuits, there are problems in wiring reliability due to problems of electromigration and stress migration, and it is becoming difficult to use the Al alloy film. On the other hand, the wiring resistance itself by the Al alloy film has become a problem with the increase in the speed of the semiconductor integrated circuit, and if the Al alloy film thickness is increased in order to reduce the resistance itself of the Al alloy film wiring, then the fine processing is performed. The above problem comes up.

【0003】上記のような問題を解決するため、銅(C
u)を配線材料とした銅配線の技術開発が、近年盛んに
行われている。Cuの抵抗率は約1.4μΩ・cmで、
Alの抵抗率約2.9μΩ・cmの約半分であり、Cu
配線のエレクトロマイグレーションやストレスマイグレ
ーション耐性はAl配線膜に比べて高いため、Cu配線
を用いると、高い信頼性を持ち、高集積で高速化された
半導体集積回路が得られる。
In order to solve the above problems, copper (C
In recent years, technical development of copper wiring using u) as a wiring material has been actively carried out. The resistivity of Cu is about 1.4 μΩ · cm,
The resistivity of Al is about half of 2.9 μΩ · cm, and Cu
Since the wiring has a higher resistance to electromigration and stress migration than the Al wiring film, the use of Cu wiring makes it possible to obtain a highly reliable semiconductor integrated circuit with high reliability.

【0004】しかしながら、Cu配線を半導体集積回路
に用いる際に、次の二つの問題点がある。一つは、Cu
配線は酸化され易く、酸化雰囲気中の熱処理等で酸素が
Cu配線の内部に拡散してゆき、Cu配線抵抗を序々に
増加させるので、所望の低抵抗Cu配線が得られないと
いう問題である。他の問題は、フォトレジストをマスク
として、微細加工の可能な反応性イオンエッチング(R
IE)法を用いたCu配線形成が難しいという問題であ
る。この理由は、通常微細加工に用いるRIE法でのエ
ッチングで生成されるCuのハロゲン化物はガス状にな
る温度が高く、約400°C程度が必要とされるため、
フォトレジストの耐熱性を越えてしまうからである。
However, there are the following two problems when using Cu wiring in a semiconductor integrated circuit. One is Cu
The wiring is easily oxidized, and oxygen diffuses into the Cu wiring due to heat treatment in an oxidizing atmosphere or the like, and the Cu wiring resistance gradually increases, so that a desired low resistance Cu wiring cannot be obtained. Another problem is the reactive ion etching (R
The problem is that it is difficult to form Cu wiring using the IE) method. The reason for this is that since the halide of Cu produced by etching in the RIE method, which is usually used for microfabrication, has a high gasification temperature, about 400 ° C. is required.
This is because the heat resistance of the photoresist is exceeded.

【0005】上記のような問題を解決するためのCu配
線技術として、現在高温エッチング法とダマシン法の二
つの方法がある。高温エッチング法、Cu配線形成時の
RIE用マスクとして、高温に耐える無機材料マスクを
用い、エッチング時の被処基板を高温にてエッチングす
る方法である。この無機材料マスクは、無機材料膜をC
u配線となるCu堆積膜上に形成時にCu堆積膜を酸化
させず、しかもCu堆積膜のRIE等によるエッチング
時に、エッチングの選択比が十分とれるものでなければ
ならない。このような無機材料マスクとしては、例えば
スパッタリング法によるSiO2 膜がある。しかし、こ
のスパッタリング法にとる膜形成は、ダストの発生を伴
い易く、良質の無機材料マスク膜を得ることが難しい。
更にCu配線形成後のCu配線側壁からのCu配線の酸
化を防止するための保護膜を、Cu配線を酸化させずに
膜形成をしなければならない。
As a Cu wiring technique for solving the above problems, there are currently two methods, a high temperature etching method and a damascene method. The high temperature etching method is a method of etching a substrate to be processed at the time of etching using an inorganic material mask that can withstand high temperature as a mask for RIE at the time of forming Cu wiring. This inorganic material mask has an inorganic material film C
It is necessary that the Cu deposition film is not oxidized when it is formed on the Cu deposition film to be the u wiring, and that the etching selection ratio is sufficient when the Cu deposition film is etched by RIE or the like. An example of such an inorganic material mask is a SiO 2 film formed by a sputtering method. However, the film formation by this sputtering method is liable to generate dust, and it is difficult to obtain a good quality inorganic material mask film.
Further, after forming the Cu wiring, a protective film for preventing oxidation of the Cu wiring from the side wall of the Cu wiring must be formed without oxidizing the Cu wiring.

【0006】一方、ダマシン法は、上記の高温エッチン
グ法のように被処基板を高温にしたRIE法での配線形
成をする必要がなく、微細化した配線の形成ができる方
法で、近年盛んに検討されているものである。このダマ
シン法によるCu配線形成法は、図3(a)に示すよう
に、まず半導体基板11上に堆積した層間絶縁膜12の
Cu配線形成の所定箇所に、フォトレジストをマスクと
したRIE法により、溝13を形成し、その後コリメー
トスパッタ法でのTi膜とTiN膜によるバリア膜14
の形成、又は有機Ti材料を用いたMOCVD法でのT
iN膜によるバリア膜14の形成を行う。次にCu膜1
5をCVD法により堆積しする。
On the other hand, the damascene method is a method capable of forming fine wirings without the need to form wirings by the RIE method in which a substrate to be processed is heated to a high temperature unlike the above-mentioned high temperature etching method. It is under consideration. As shown in FIG. 3A, the Cu wiring forming method using the damascene method is performed by the RIE method using a photoresist as a mask at a predetermined position of the Cu wiring forming of the interlayer insulating film 12 deposited on the semiconductor substrate 11. , The groove 13 is formed, and then the barrier film 14 is formed by the Ti film and the TiN film by the collimating sputtering method.
Or T by MOCVD method using organic Ti material
The barrier film 14 is formed of an iN film. Next, Cu film 1
5 is deposited by the CVD method.

【0007】次に、図3(b)に示すように、エッチバ
ック法、またはCMP(Chemical Mecha
nical Polishing)法により層間絶縁膜
12上のバリア膜14およびCu膜15を除去し、溝1
3部にはCu配線16を形成する。このダマシン法によ
れば、Cu膜をRIE等によりエッチングして微細化し
たCu配線を形成する必要がなく、微細加工は通常のフ
ォトリソグラフィ技術で層間絶縁膜に形成するだけでC
u配線が形成できる。その後、Cu配線16の酸化防止
用のSiN膜17を堆積し、続いて層間絶縁膜18を堆
積する。その後は、図面は省略するが、埋め込みプラグ
や上記と同様のダマシン法によるCu配線を層間絶縁膜
18に形成し、多層配線構成をとる半導体装置を作製す
る。しかし、この方法は溝13に均一なCu膜が形成で
きることが要点で、溝13内にボイドが発生したり、溝
13内のCu膜の成長が不均一であると、Cu配線の断
面積が異なる箇所ができて配線抵抗が増加したり、信頼
性上の問題等が発生する虞がある。
Next, as shown in FIG. 3B, an etchback method or a CMP (Chemical Mechanical) method is used.
The barrier film 14 and the Cu film 15 on the interlayer insulating film 12 are removed by a vertical polishing (N.
Cu wiring 16 is formed in the third portion. According to this damascene method, it is not necessary to form a fine Cu wiring by etching the Cu film by RIE or the like, and the fine processing is performed only by forming it on the interlayer insulating film by an ordinary photolithography technique.
u wiring can be formed. After that, an SiN film 17 for preventing oxidation of the Cu wiring 16 is deposited, and then an interlayer insulating film 18 is deposited. After that, although illustration is omitted, a buried plug or Cu wiring by the same damascene method as described above is formed in the interlayer insulating film 18 to manufacture a semiconductor device having a multilayer wiring structure. However, this method has a point that a uniform Cu film can be formed in the groove 13, and if a void is generated in the groove 13 or the growth of the Cu film in the groove 13 is uneven, the cross-sectional area of the Cu wiring is reduced. There is a possibility that different portions may be formed, wiring resistance may increase, and reliability problems may occur.

【0008】上記の二つのCu配線形成法は、どちらも
Cu配線を酸化させずに、微細化したCu配線形成が難
しいという問題がある。
Both of the above two Cu wiring forming methods have a problem that it is difficult to form a fine Cu wiring without oxidizing the Cu wiring.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のCu
配線を用いた半導体装置における問題点を解決すること
をその目的とする。即ち本発明の課題は、Cu配線を酸
化させずに、微細加工が可能なCu配線を用いた半導体
装置を提供することを目的とする。
The present invention is based on the above-mentioned Cu.
It is an object of the present invention to solve a problem in a semiconductor device using wiring. That is, an object of the present invention is to provide a semiconductor device using Cu wiring that can be finely processed without oxidizing the Cu wiring.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置およ
びその製造方法は、上述の課題を解決するために提案す
るものであり、請求項1の半導体装置は、銅配線を用い
た半導体装置において、半導体基板の層間絶縁膜上の銅
配線と、銅配線上の、有機シラン系ガスを用いたプラズ
マCVD法で形成する酸化膜とを有することを特徴とす
るものである。
A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention are proposed to solve the above-mentioned problems, and the semiconductor device according to claim 1 is a semiconductor device using copper wiring. And a copper wiring on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate and an oxide film formed on the copper wiring by a plasma CVD method using an organic silane-based gas.

【0011】請求項2の半導体装置は、銅配線を被覆す
る、有機シラン系ガスを用いたプラズマCVD法で形成
する酸化膜を有することを特徴とするものである。
A semiconductor device according to a second aspect of the present invention is characterized in that it has an oxide film which covers the copper wiring and is formed by a plasma CVD method using an organic silane-based gas.

【0012】請求項3の半導体装置は、有機シラン系ガ
スを用いたプラズマCVD法で形成する、銅配線を被覆
した保護膜と、保護膜上の低誘電率膜とを有することを
特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a protective film formed by a plasma CVD method using an organic silane-based gas, the protective film covering copper wiring, and a low dielectric constant film on the protective film. It is a thing.

【0013】請求項4の半導体装置は、酸化膜がテトラ
エチルオルソシリケートガスを用いたプラズマCVD法
で形成する酸化膜であることを特徴とするものである。
A semiconductor device according to a fourth aspect is characterized in that the oxide film is an oxide film formed by a plasma CVD method using a tetraethyl orthosilicate gas.

【0014】請求項5の半導体装置の製造方法は、銅配
線を用いた半導体装置の製造方法において、半導体基板
の層間絶縁膜上に銅膜を形成する工程と、銅膜上に有機
シラン系ガスを用いたプラズマCVD法で酸化膜を堆積
する工程と、酸化膜をパターニングする工程と、酸化膜
をマスクとし、反応性イオンエッチングにより銅膜をエ
ッチングして銅配線を形成する工程と、銅配線を被覆す
るための、有機シラン系ガスを用いたプラズマCVD法
による酸化膜を堆積する工程とを有することを特徴とす
るものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device using a copper wiring, wherein a step of forming a copper film on an interlayer insulating film of a semiconductor substrate and an organosilane gas on the copper film. A step of depositing an oxide film by a plasma CVD method using, a step of patterning the oxide film, a step of etching the copper film by reactive ion etching using the oxide film as a mask to form a copper wiring, and a copper wiring And a step of depositing an oxide film by a plasma CVD method using an organic silane-based gas.

【0015】請求項6の半導体装置の製造方法は、銅配
線を被覆する酸化膜を有機シラン系ガスを用いたプラズ
マCVD法で堆積する工程を有することを特徴とするも
のである。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a sixth aspect is characterized by including a step of depositing an oxide film covering a copper wiring by a plasma CVD method using an organic silane-based gas.

【0016】請求項7の半導体装置の製造方法は、銅配
線を被覆する保護膜を有機シラン系ガスを用いたプラズ
マCVD法で堆積する工程と、保護膜上の低誘電率膜を
形成する工程とを有することを特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the method of manufacturing a semiconductor device, a step of depositing a protective film for covering copper wiring by a plasma CVD method using an organic silane gas, and a step of forming a low dielectric constant film on the protective film. It is characterized by having.

【0017】請求項8の半導体装置の製造方法は、有機
シラン系ガスをテトラエチルオルソシリケートガスとし
たことを特徴とするものである。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8 is characterized in that the organic silane-based gas is tetraethyl orthosilicate gas.

【0018】本発明の基本は、Cu配線形成を高温エッ
チング法にて行い、RIE法でのCu配線形成時、有機
シラン系ガス、例えばTEOS(Tetraetyl
Orthosilicate)ガスと、O2 ガスとの混
合ガスを用いたプラズマCVDSiO2 膜(PE−TE
OS膜)をエッチング時の無機材料マスクとして用いた
ことである。また、Cu膜のエッチング後には、PE−
TEOS膜でCu配線の側壁や上面を覆うことにある。
このPE−TEOS膜は膜形成時にCu配線をほとんど
酸化させずに形成できるので、この膜による無機材料マ
スクを用いた高温エッチング法でのCu配線形成をする
ことで、Cu配線を酸化させずに、微細化したCu配線
の形成が可能となる。
The basis of the present invention is that Cu wiring is formed by a high temperature etching method, and when Cu wiring is formed by the RIE method, an organic silane-based gas such as TEOS (Tetraethyl) is used.
Plasma CVD SiO 2 film (PE-TE) using a mixed gas of an Orthosilicate gas and an O 2 gas.
That is, the OS film) was used as an inorganic material mask during etching. After etching the Cu film, PE-
The TEOS film covers the side wall and the upper surface of the Cu wiring.
Since this PE-TEOS film can be formed with almost no oxidation of the Cu wiring at the time of film formation, the Cu wiring can be formed by the high temperature etching method using the inorganic material mask of this film without oxidizing the Cu wiring. Therefore, it is possible to form a fine Cu wiring.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき、添付図
面を参照して説明する。なお従来技術の説明で参照した
図3中の構成部分と同様の構成部分には、同一の参照符
号を付すものとする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The same components as those in FIG. 3 referred to in the description of the prior art are denoted by the same reference numerals.

【0020】実施例1 本実施例は半導体装置およびその製造方法に本発明を適
用した例であり、これを図1(a)〜(c)を参照して
説明する。まず、図1(a)に示すように、半導体集積
回路を構成する素子が形成されている半導体基板11上
に、常圧CVD法等により膜厚約600nmの層間絶縁
膜12を形成する。その後、図面は省略するが、埋め込
みプラグ法を用いた半導体集積回路を構成する素子の埋
め込み電極が層間絶縁膜12に形成される。次に、Ti
Nによるバリア膜14を、コリメートスパッタ法によ
り、膜厚約20nmほど堆積する。続いてCu膜21を
マグネトロンスパッタリング法で膜厚約500nmほど
堆積し、その後有機シラン系ガス、例えばTEOS(T
etraetyl Orthosilicate)ガス
と、O2 ガスとの混合ガスを用いたプラズマCVD法に
よるSiO2 膜(PE−TEOS膜)22を膜厚約20
0nmほど堆積する。なお、PE−TEOS膜の形成条
件は、例えば下記のようなものである。 TEOSガス: 800 sccm O2 ガス: 600 sccm 圧力: 1130 Pa RF Power: 700 W 基板温度: 400 °C
Example 1 This example is an example in which the present invention is applied to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c). First, as shown in FIG. 1A, an interlayer insulating film 12 having a film thickness of about 600 nm is formed on a semiconductor substrate 11 on which elements constituting a semiconductor integrated circuit are formed by atmospheric pressure CVD method or the like. Thereafter, although not shown in the drawings, an embedded electrode of an element forming a semiconductor integrated circuit using the embedded plug method is formed in the interlayer insulating film 12. Next, Ti
The N barrier film 14 is deposited by collimating sputtering to a thickness of about 20 nm. Subsequently, a Cu film 21 is deposited by a magnetron sputtering method to a film thickness of about 500 nm, and then an organic silane-based gas such as TEOS (T
An SiO 2 film (PE-TEOS film) 22 having a film thickness of about 20 is formed by a plasma CVD method using a mixed gas of an etraethyl orthosilicate gas and an O 2 gas.
Deposit about 0 nm. The conditions for forming the PE-TEOS film are as follows, for example. TEOS gas: 800 sccm O 2 gas: 600 sccm Pressure: 1130 Pa RF Power: 700 W Substrate temperature: 400 ° C

【0021】通常のシランSiH4 ガスとO2 ガスとの
混合ガスを用いたプラズマCVD法によるSiO2 膜、
または常圧CVD法によるSiO2 膜の堆積時には、下
地のCu膜21の酸化が進み、後述するCu配線23の
抵抗が増加してしまうという問題が起こるが、上記のP
E−TEOS膜22の堆積時には、下地のCu膜21の
酸化がほとんど起こらない。SiO2 膜形成時の使用ガ
スが有機シラン系ガスであるTEOSガスとシランSi
4 ガスとで、Cu配線の酸化程度が大きく異なる原因
はあまり明確になっていないが、有機シラン系ガスに含
まれる炭素が何等かの作用をしている可能性がある。
A SiO 2 film formed by a plasma CVD method using an ordinary mixed gas of silane SiH 4 gas and O 2 gas,
Alternatively, when the SiO 2 film is deposited by the atmospheric pressure CVD method, the underlying Cu film 21 is oxidized, which causes a problem that the resistance of the Cu wiring 23 described later increases.
During the deposition of the E-TEOS film 22, the underlying Cu film 21 is hardly oxidized. The gas used for forming the SiO 2 film is TEOS gas, which is an organic silane-based gas, and silane Si.
The reason why the degree of oxidation of the Cu wiring greatly differs from that of the H 4 gas is not clear, but carbon contained in the organic silane-based gas may have some effect.

【0022】次に、図1(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィ法によりPE−TEOS膜22をパターニン
グし、その後このパターニングされたPE−TEOS膜
22をマスクとして、被処理基板を高温にしたRIE
法、即ち高温エッチング法によるCu膜21およびバリ
ア膜14のエッチングを、例えば下記のエッチング条件
にてエッチングし、Cu配線23を形成する。 Cuの高温エッチング条件 SiCl4 ガス: 30 sccm N2 ガス: 100 sccm 圧力: 1300 Pa RF Power: 500 W 基板温度: 350 °C
Next, as shown in FIG. 1B, the PE-TEOS film 22 is patterned by a photolithography method, and then the processed substrate is heated to a high temperature by using the patterned PE-TEOS film 22 as a mask. RIE
Method, that is, the etching of the Cu film 21 and the barrier film 14 by the high temperature etching method is performed, for example, under the following etching conditions to form the Cu wiring 23. Cu high temperature etching conditions SiCl 4 gas: 30 sccm N 2 gas: 100 sccm Pressure: 1300 Pa RF Power: 500 W Substrate temperature: 350 ° C

【0023】次に、図1(c)に示すように、TEOS
ガスと、O2 ガスとの混合ガスを用いたプラズマCVD
法によるPE−TEOS膜24を膜厚約2000nmほ
ど堆積する。このPE−TEOS膜の形成条件は、例え
ば下記のようなものである。 TEOSガス: 800 sccm O2 ガス: 600 sccm 圧力: 1130 Pa RF Power: 700 W 基板温度: 400 °C
Next, as shown in FIG. 1 (c), TEOS
Plasma CVD using mixed gas of gas and O 2 gas
A PE-TEOS film 24 is deposited to a thickness of about 2000 nm by the method. The conditions for forming this PE-TEOS film are as follows, for example. TEOS gas: 800 sccm O 2 gas: 600 sccm Pressure: 1130 Pa RF Power: 700 W Substrate temperature: 400 ° C

【0024】続いてフォトレジストを用いたエッチバッ
ク法、又はCMPによりPE−TEOS膜24の平坦化
を行う。その後、多層配線構成とする時は、上述したと
同様の製法により、PE−TEOS膜24上に2層目の
Cu配線を行う。上述したCu配線形成法をとること
で、Cu配線を酸化させずに、微細化したCu配線の形
成が可能となる。
Subsequently, the PE-TEOS film 24 is flattened by an etch-back method using a photoresist or CMP. After that, when forming a multilayer wiring structure, a second-layer Cu wiring is formed on the PE-TEOS film 24 by the same manufacturing method as described above. By adopting the above-mentioned Cu wiring forming method, it is possible to form a fine Cu wiring without oxidizing the Cu wiring.

【0025】実施例2 本実施例は半導体装置およびその製造方法に本発明を適
用した例であり、これを図1(a)、(b)および図2
(a)、(b)を参照して説明する。まず、実施例1と
同様な製法にて、半導体基板11上に図1(a)に示す
膜構成を形成し、PE−TEOS膜22をマスクとした
Cu膜21を高温エッチバック法でエッチングし、図1
(b)に示すCu配線を形成する。
Embodiment 2 This embodiment is an example in which the present invention is applied to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which is shown in FIGS. 1 (a), 1 (b) and 2
Description will be made with reference to (a) and (b). First, the film structure shown in FIG. 1A is formed on the semiconductor substrate 11 by the same manufacturing method as in Example 1, and the Cu film 21 using the PE-TEOS film 22 as a mask is etched by the high temperature etch back method. , Figure 1
The Cu wiring shown in (b) is formed.

【0026】次に、図2(a)に示すように、TEOS
ガスと、O2 ガスとの混合ガスを用いたプラズマCVD
法によるPE−TEOS膜31を、実施例1と同様の形
成条件により、膜厚約200nmほど堆積する。その後
低誘電率膜32、例えばSOG(Spin On Gl
ass)、又はSiOF膜を膜厚約1500nmほど形
成し、続いてフォトレジストを用いたエッチバック法、
又はCMPにより低誘電率膜32の平坦化を行う。この
平坦化のためのエッチバックはCu配線23上に低誘電
率膜32が残らない程度まで行う。この理由は多層配線
構成をとる半導体集積回路において、上下のCu配線を
接続する埋め込みプラグを層間絶縁膜に形成する時、同
質のPE−TEOS膜の層間絶縁膜ならば、コンタクト
ホール側壁形状が滑らかになって埋め込みプラグが形成
し易いためである。
Next, as shown in FIG. 2A, TEOS
Plasma CVD using mixed gas of gas and O 2 gas
The PE-TEOS film 31 by the method is deposited under the same formation conditions as in Example 1 to a film thickness of about 200 nm. After that, a low dielectric constant film 32 such as SOG (Spin On Gl) is formed.
ass) or SiOF film is formed to a film thickness of about 1500 nm, followed by an etch back method using a photoresist,
Alternatively, the low dielectric constant film 32 is flattened by CMP. Etchback for planarization is performed until the low dielectric constant film 32 does not remain on the Cu wiring 23. The reason is that in a semiconductor integrated circuit having a multilayer wiring structure, when a buried plug connecting upper and lower Cu wirings is formed in an interlayer insulating film, if the interlayer insulating film is a PE-TEOS film of the same quality, the contact hole side wall shape is smooth. This is because the embedded plug is easy to form.

【0027】次に、図2(b)に示すように、TEOS
ガスと、O2 ガスとの混合ガスを用いたプラズマCVD
法によるPE−TEOS膜33を、実施例1と同様の形
成条件により、膜厚約600nmほど堆積する。その
後、多層配線構成とする時は、上述したと同様の製法に
より、PE−TEOS膜33上に2層目のCu配線を形
成する。上述したCu配線形成法をとることで、Cu配
線を酸化させずに、微細化したCu配線の形成が可能
で、しかも多層配線構成時の2層目のCu配線容量が低
減できる。
Next, as shown in FIG. 2B, TEOS
Plasma CVD using mixed gas of gas and O 2 gas
The PE-TEOS film 33 by the method is deposited under the same formation conditions as in Example 1 to a film thickness of about 600 nm. After that, when forming a multilayer wiring structure, the second-layer Cu wiring is formed on the PE-TEOS film 33 by the same manufacturing method as described above. By adopting the Cu wiring forming method described above, it is possible to form a fine Cu wiring without oxidizing the Cu wiring, and further it is possible to reduce the Cu wiring capacitance of the second layer in the multilayer wiring configuration.

【0028】以上、本発明を2例の実施例により説明し
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。例えば、酸化膜形成のための有機シラン系ガスと
して、TEOS(Tetraetyl Orthosi
licate)ガスを用いたが、Tetrametyl
Orthosilicate(TMOS)ガス、Di
acetoxy Ditertialybutoxy
Silane(DADBS)ガス、Tetraethy
l Silane(TES)ガス、Tetramety
l Silane(TMS)ガス、Octametyl
Cyclo−tetraSiloxane(OMCT
S)ガス、Tetrapropoxy Silane
(TPOS)ガス、Tetrametyl Cyclo
−tetra Siloxane(TMCTS)ガス
等、他の有機シラン系ガスを適宜使用してもよい。ま
た、本発明の技術的思想の範囲内で、プロセス装置やプ
ロセス条件は適宜変更が可能である。
Although the present invention has been described with reference to the two examples, the present invention is not limited to these examples. For example, as an organic silane-based gas for forming an oxide film, TEOS (Tetraethyl Orthosi) is used.
licate) gas was used, but Tetramethyl
Orthosilicate (TMOS) gas, Di
acetoxy Digitallybuty
Silane (DADBS) gas, Tetraethy
l Silane (TES) gas, Tetramety
l Silane (TMS) gas, Octametyl
Cyclo-tetra Siloxane (OMCT
S) Gas, Tetrapropoxy Silane
(TPOS) gas, Tetramethyl Cyclo
Other organic silane-based gas such as -tetra Siloxane (TMCTS) gas may be appropriately used. Further, within the scope of the technical idea of the present invention, the process equipment and process conditions can be changed appropriately.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のCu配線を用いた半導体装置およびその製造方法は、
Cu配線を酸化させずに、微細化したCu配線の形成が
可能となり、高集積化した半導体装置が実現できる。
As is apparent from the above description, the semiconductor device using the Cu wiring of the present invention and the manufacturing method thereof are
A fine Cu wiring can be formed without oxidizing the Cu wiring, and a highly integrated semiconductor device can be realized.

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

【図1】本発明を適用した実施例1の工程の前半を工程
順に説明するための、半導体装置の概略断面図で、
(a)は半導体基板の層間絶縁膜上にバリア膜、Cu膜
およびPE−TEOS膜を形成した状態、(b)はPE
−TEOS膜をマスクとしたRIEでCu配線を形成し
た状態、(c)はCu配線を被覆するPE−TEOS膜
を堆積し、エッチバック等で平坦化した状態である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device for explaining the first half of the steps of Example 1 to which the present invention is applied in the order of steps,
(A) shows a state in which a barrier film, a Cu film and a PE-TEOS film are formed on an interlayer insulating film of a semiconductor substrate, and (b) shows PE.
-Cu wiring is formed by RIE using the TEOS film as a mask, and (c) is a state in which a PE-TEOS film covering the Cu wiring is deposited and flattened by etching back or the like.

【図2】本発明を適用した実施例2の工程で、実施例1
で説明した図1(b)に示す工程以後の工程を工程順に
説明するための、半導体装置の概略断面図で、(a)は
Cu配線の保護膜であるPE−TEOS膜を堆積し、低
誘電率膜を形成した後、エッチバックで平坦化した状
態、(b)はPE−TEOS膜を堆積した状態である。
FIG. 2 is a process of Example 2 to which the present invention is applied.
1B is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device for explaining the steps subsequent to the step shown in FIG. 1B described in FIG. 1A, in which PE-TEOS film which is a protective film for Cu wiring is deposited, and After the dielectric constant film is formed, it is flattened by etching back, and (b) is a state in which the PE-TEOS film is deposited.

【図3】ダマシン法でCu配線を形成した従来の半導体
装置の製造方法を工程順に説明するための、半導体装置
の概略断面図で、(a)は半導体基板の層間絶縁膜に溝
を形成し、バリア膜、Cu膜を堆積した状態、(b)は
Cu膜をエッチバックして溝にCu配線を形成し、Si
N膜および層間絶縁膜を堆積した状態である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device for explaining a method of manufacturing a conventional semiconductor device in which Cu wiring is formed by a damascene method, in the order of steps, in which (a) shows a groove formed in an interlayer insulating film of a semiconductor substrate. In the state where the barrier film and the Cu film are deposited, (b) shows that the Cu film is etched back to form the Cu wiring in the groove.
In this state, the N film and the interlayer insulating film are deposited.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 半導体基板 12 層間絶縁膜 13 溝 14 バリア膜 15、21 Cu膜 16、23 Cu配線 17 SiN膜 18 層間絶縁膜 22、24、 PE−TEOS膜 31、33 PE−TEOS膜 32 低誘電率膜 11 semiconductor substrate 12 interlayer insulating film 13 groove 14 barrier film 15, 21 Cu film 16, 23 Cu wiring 17 SiN film 18 interlayer insulating film 22, 24, PE-TEOS film 31, 33 PE-TEOS film 32 low dielectric constant film

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 銅配線を用いた半導体装置において、 半導体基板の層間絶縁膜上の銅配線と、 前記銅配線上の、有機シラン系ガスを用いたプラズマC
VD法で形成する酸化膜と、 を有することを特徴とする半導体装置。
1. In a semiconductor device using copper wiring, copper wiring on an interlayer insulating film of a semiconductor substrate, and plasma C using organosilane-based gas on the copper wiring.
A semiconductor device comprising: an oxide film formed by the VD method.
【請求項2】 前記銅配線を被覆する、有機シラン系ガ
スを用いたプラズマCVD法で形成する酸化膜を有する
ことを特徴とする、請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an oxide film which covers the copper wiring and is formed by a plasma CVD method using an organic silane-based gas.
【請求項3】 有機シラン系ガスを用いたプラズマCV
D法で形成する、前記銅配線を被覆した保護膜と、 前記保護膜上の低誘電率膜と、 を有することを特徴とする、請求項1記載の半導体装
置。
3. Plasma CV using an organic silane-based gas
The semiconductor device according to claim 1, further comprising a protective film formed by the D method and covering the copper wiring, and a low dielectric constant film on the protective film.
【請求項4】 前記酸化膜がテトラエチルオルソシリケ
ートガスを用いたプラズマCVD法で形成する酸化膜で
あることを特徴とする、請求項1記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the oxide film is an oxide film formed by a plasma CVD method using tetraethyl orthosilicate gas.
【請求項5】 銅配線を用いた半導体装置の製造方法に
おいて、 半導体基板の層間絶縁膜上に銅膜を形成する工程と、 前記銅膜上に有機シラン系ガスを用いたプラズマCVD
法で酸化膜を堆積する工程と、 前記酸化膜をパターニングする工程と、 前記酸化膜をマスクとし、反応性イオンエッチングによ
り前記銅膜をエッチングして銅配線を形成する工程と、 前記銅配線を被覆するための、有機シラン系ガスを用い
たプラズマCVD法による酸化膜を堆積する工程と、 を有することを特徴とする銅配線を用いた半導体装置の
製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device using copper wiring, the step of forming a copper film on an interlayer insulating film of a semiconductor substrate, and plasma CVD using an organosilane-based gas on the copper film.
A step of depositing an oxide film by a method, a step of patterning the oxide film, a step of etching the copper film by reactive ion etching to form a copper wiring by using the oxide film as a mask, and a step of forming the copper wiring. A step of depositing an oxide film by a plasma CVD method using an organic silane-based gas for coating, and a method of manufacturing a semiconductor device using a copper wiring.
【請求項6】 前記銅配線を被覆する酸化膜を有機シラ
ン系ガスを用いたプラズマCVD法で堆積する工程を有
することを特徴とする、請求項5記載の半導体装置の製
造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a step of depositing an oxide film covering the copper wiring by a plasma CVD method using an organic silane-based gas.
【請求項7】 前記銅配線を被覆した保護膜を有機シラ
ン系ガスを用いたプラズマCVD法で堆積する工程と、 前記保護膜上の低誘電率膜を形成する工程と、 を有することを特徴とする、請求項5記載の半導体装置
の製造方法。
7. A step of depositing a protective film covering the copper wiring by a plasma CVD method using an organic silane-based gas, and a step of forming a low dielectric constant film on the protective film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein
【請求項8】 前記有機シラン系ガスをテトラエチルオ
ルソシリケートガスとしたことを特徴とする、請求項5
記載の半導体装置の製造方法。
8. The organic silane-based gas is tetraethyl orthosilicate gas, according to claim 5,
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001326279A (en) * 2000-05-18 2001-11-22 Canon Sales Co Inc Semiconductor device and its manufacturing method
US7300889B2 (en) 2000-01-27 2007-11-27 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Method for forming a coating film on a plate-like workpiece

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