JPH11111843A - Semiconductor integrated circuit device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and its manufacture

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JPH11111843A
JPH11111843A JP26827797A JP26827797A JPH11111843A JP H11111843 A JPH11111843 A JP H11111843A JP 26827797 A JP26827797 A JP 26827797A JP 26827797 A JP26827797 A JP 26827797A JP H11111843 A JPH11111843 A JP H11111843A
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JP
Japan
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copper layer
film
integrated circuit
semiconductor integrated
circuit device
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JP26827797A
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Japanese (ja)
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Junji Noguchi
純司 野口
Tadashi Ohashi
直史 大橋
Hide Yamaguchi
日出 山口
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit device which can enhance performance and reliability of a wiring layer having a copper layer, and a method for manufacturing the device. SOLUTION: Grooves 11 are made in an inter-layer insulating film 10 above a semiconductor substrate 1, copper layers 13 embedded in the grooves 11 form part of wiring layer, cap barrier films 15 as silicon nitride films are formed on the associated copper layers 13, and barrier films 12 made of metal are formed only on side and bottom surfaces of the copper layers 13 or only on the side surfaces thereof.

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、半導体集積回路装
置およびその製造方法に関し、特に、銅(Cu)層を備
えている配線層の高性能化および高信頼度化ができる半
導体集積回路装置およびその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor integrated circuit device capable of improving the performance and reliability of a wiring layer having a copper (Cu) layer. The present invention relates to the manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】ところで、本発明者は、半導体集積回路
装置の製造方法について検討した。以下は、本発明者に
よって検討された技術であり、その概要は次のとおりで
ある。
2. Description of the Related Art The present inventors have studied a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device. The following is a technique studied by the present inventors, and the outline is as follows.

【0003】すなわち、半導体集積回路装置における配
線層の製造方法は、層間絶縁膜上に例えばアルミニウム
層などの配線用金属層をスパッタリング法を使用して形
成した後、フォトリソグラフィ工程により配線用金属層
上に配置しているフォトレジスト膜に配線パターンと同
一形状のフォトレジスト膜パターンを形成し、そのフォ
トレジスト膜をマスクとしてドライエッチング工程によ
り配線パターンを形成している。
That is, in a method of manufacturing a wiring layer in a semiconductor integrated circuit device, a wiring metal layer such as an aluminum layer is formed on an interlayer insulating film by a sputtering method, and then the wiring metal layer is formed by a photolithography process. A photoresist film pattern having the same shape as the wiring pattern is formed on the photoresist film disposed thereon, and the wiring pattern is formed by a dry etching process using the photoresist film as a mask.

【0004】この場合、LSI(Large Scale Integrat
ed Circuit)の微細化に伴う配線遅延やマイグレーショ
ン耐性の問題を解決するために、層間絶縁膜に溝を形成
し、その溝に銅層を埋め込んだ態様の配線層を採用する
ことが検討されている。
In this case, LSI (Large Scale Integrat)
In order to solve the problems of wiring delay and migration resistance due to the miniaturization of ed circuits, it has been studied to adopt a wiring layer in which a groove is formed in the interlayer insulating film and a copper layer is embedded in the groove. I have.

【0005】なお、半導体集積回路装置における配線層
の形成技術について記載されている文献としては、例え
ば平成元年11月2日、(株)プレスジャーナル発行の
「’90最新半導体プロセス技術」p267〜p273
に記載されているものがある。
[0005] Incidentally, as a document describing a technology for forming a wiring layer in a semiconductor integrated circuit device, for example, “Ninety-Sixth Latest Semiconductor Process Technology” published on November 2, 1989 by Press Journal, p. p273
Some are described in

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した半
導体集積回路装置における配線層の製造方法において、
層間絶縁膜に溝を形成し、その溝に銅層を埋め込んだ態
様の配線層を採用する場合、単層からなる銅層を用いる
と、電界のかかった層間絶縁膜としての酸化シリコン膜
中で、銅イオンが高速にドリフトし、TDDB(Time D
ependence on Dielectric Breakdown,時間依存性の絶縁
破壊)が発生するという問題点がある。
However, in the above-described method for manufacturing a wiring layer in a semiconductor integrated circuit device,
When a wiring layer in which a groove is formed in an interlayer insulating film and a copper layer is buried in the groove is employed, when a single-layer copper layer is used, an electric field is applied to a silicon oxide film as an interlayer insulating film. , Copper ions drift at high speed, and TDDB (Time D
ependence on Dielectric Breakdown, or time-dependent dielectric breakdown).

【0007】そのため、層間絶縁膜に形成されている溝
の底部と側部に、TiN、Ta、W、WNなどのバリア
材料からなるバリア膜を形成して、TDDBが発生する
のを防止する手法が検討されているが、前述したバリア
膜を備えている銅層からなる配線層であっても、TDD
Bが発生するのを防止することができないということが
明らかとなった。すなわち、溝上部にバリア膜がない構
造となっている。
Therefore, a barrier film made of a barrier material such as TiN, Ta, W, or WN is formed on the bottom and sides of the groove formed in the interlayer insulating film to prevent TDDB from occurring. However, even if the wiring layer is made of a copper layer having the above-described barrier film, the TDD
It has become clear that the occurrence of B cannot be prevented. That is, the structure has no barrier film above the groove.

【0008】本発明の目的は、銅層を備えている配線層
の高性能化および高信頼度化ができる半導体集積回路装
置およびその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device capable of improving the performance and reliability of a wiring layer having a copper layer and a method of manufacturing the same.

【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0011】すなわち、本発明の半導体集積回路装置
は、半導体基板などの基板上の層間絶縁膜などの絶縁膜
に溝が形成されており、溝に埋め込まれている銅層を備
えている配線層が形成されており、銅層の表面に窒化シ
リコン膜からなるキャップバリア膜が形成されており、
銅層の側部と底部または側部のみに絶縁膜または金属膜
からなるバリア膜が形成されているものである。
That is, a semiconductor integrated circuit device according to the present invention has a wiring layer in which a groove is formed in an insulating film such as an interlayer insulating film on a substrate such as a semiconductor substrate, and a copper layer embedded in the groove is provided. Is formed, and a cap barrier film made of a silicon nitride film is formed on the surface of the copper layer,
A barrier film made of an insulating film or a metal film is formed only on the side and bottom or on the side of the copper layer.

【0012】また、本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、半導体基板などの基板上の層間絶縁膜などの絶
縁膜に溝を形成した後、溝の側部と底部または側部のみ
に、絶縁膜または金属膜からなるバリア膜を形成する工
程と、基板の上に、銅層を堆積した後、CMP法を使用
して、不要な銅層を取り除くと共に溝に埋め込まれてい
る銅層からなる配線層を形成する工程およびキャップバ
リア膜のためのリセスを形成する工程と、基板の上に、
窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜を堆積した
後、溝に埋め込まれている銅層の表面に堆積されている
キャップバリア膜以外の不要なキャップバリア膜を取り
除く工程とを有するものである。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, after a groove is formed in an insulating film such as an interlayer insulating film on a substrate such as a semiconductor substrate, only the side and bottom or side of the groove are formed. A step of forming a barrier film made of an insulating film or a metal film and, after depositing a copper layer on the substrate, using a CMP method to remove an unnecessary copper layer and remove the copper layer embedded in the trench. Forming a wiring layer and forming a recess for the cap barrier film, and on the substrate,
After depositing a cap barrier film made of a silicon nitride film, removing unnecessary cap barrier films other than the cap barrier film deposited on the surface of the copper layer embedded in the trench.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、重複説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0014】図1〜図12は、本発明の一実施の形態で
ある半導体集積回路装置の製造工程を示す概略断面図で
ある。本実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法の
特徴は、溝に埋め込まれている銅層からなる配線層の製
造方法であり、それ以外の半導体集積回路装置の製造方
法は、種々の態様を適用することができる。同図を用い
て、本実施の形態の半導体集積回路装置およびその製造
方法を具体的に説明する。
FIGS. 1 to 12 are schematic sectional views showing steps of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention. The feature of the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present embodiment is a method of manufacturing a wiring layer made of a copper layer embedded in a trench, and other methods of manufacturing a semiconductor integrated circuit device adopt various aspects. Can be applied. The semiconductor integrated circuit device and the method of manufacturing the same according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIG.

【0015】まず、図1に示すように、例えば単結晶シ
リコンからなるp型の半導体基板(基板)1を用意し、
先行技術などの種々の技術を使用して、MOSFETを
形成する。
First, as shown in FIG. 1, a p-type semiconductor substrate (substrate) 1 made of, for example, single crystal silicon is prepared.
Various techniques, such as the prior art, are used to form MOSFETs.

【0016】すなわち、例えば単結晶シリコンからなる
p型の半導体基板1の表面の選択的な領域を熱酸化して
LOCOS(Local Oxidation of Silicon)構造の酸化
シリコン膜からなる素子分離用のフィールド絶縁膜2を
形成する。
That is, a selective region on the surface of a p-type semiconductor substrate 1 made of, for example, single crystal silicon is thermally oxidized to form a field insulating film for element isolation made of a silicon oxide film having a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) structure. Form 2

【0017】次に、半導体基板1の表面に例えば酸化シ
リコン膜などからなるゲート絶縁膜3を形成した後、導
電性の多結晶シリコン膜からなるゲート電極4を堆積す
る。その後、ゲート電極4の上に酸化シリコン膜などか
らなる絶縁膜5を形成した後、フォトリソグラフィ技術
と選択エッチング技術とを使用して、ゲート電極4など
のパターンを形成した後、ゲート電極4の側壁に、酸化
シリコン膜などからなるサイドウォールスペーサ6を形
成する。
Next, after a gate insulating film 3 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate 1, a gate electrode 4 made of a conductive polycrystalline silicon film is deposited. Thereafter, an insulating film 5 made of a silicon oxide film or the like is formed on the gate electrode 4, and a pattern such as the gate electrode 4 is formed by using a photolithography technique and a selective etching technique. A side wall spacer 6 made of a silicon oxide film or the like is formed on the side wall.

【0018】その後、半導体基板1に例えばリンなどの
n型の不純物をイオン注入し、拡散してMOSFETの
ソースおよびドレインとなるn型の半導体領域7を形成
する。次に、半導体基板1の上に絶縁膜8を形成する。
絶縁膜8は、例えば酸化シリコン膜をCVD(Chemical
Vapor Deposition )法により形成した後、表面研磨を
行いその表面を平坦化処理することにより、平坦化され
た絶縁膜8を形成する。平坦化処理は、絶縁膜8の表面
を例えばエッチバック法またはCMP(Chemical Mecha
nical Polishing 、化学機械研磨)法などにより平坦に
する態様を採用することができる。その後、フォトリソ
グラフィ技術および選択エッチング技術を用いて、絶縁
膜8の選択的な領域にスルーホール(接続孔)を形成し
た後、スルーホールに例えば導電性多結晶シリコンまた
はタングステンなどの導電性材料を埋め込んで、スルー
ホールにプラグ(plug)9を形成する。
Thereafter, an n-type impurity such as phosphorus is ion-implanted into the semiconductor substrate 1 and diffused to form an n-type semiconductor region 7 serving as a source and a drain of the MOSFET. Next, an insulating film 8 is formed on the semiconductor substrate 1.
The insulating film 8 is formed, for example, by forming a silicon oxide film by CVD (Chemical
After being formed by the Vapor Deposition method, the surface is polished and the surface thereof is flattened to form a flattened insulating film 8. In the planarization process, the surface of the insulating film 8 is subjected to, for example, an etch-back method or a CMP (Chemical Mecha).
An embodiment in which the surface is flattened by a method such as nical polishing or chemical mechanical polishing can be employed. Thereafter, a through hole (connection hole) is formed in a selective region of the insulating film 8 using a photolithography technique and a selective etching technique, and then a conductive material such as conductive polycrystalline silicon or tungsten is filled in the through hole. The plug 9 is buried to form a plug 9 in the through hole.

【0019】次に、半導体基板1の上に、1層目の層間
絶縁膜(絶縁膜)10を形成した後、それに配線用の溝
11を形成する(図2)。すなわち、半導体基板1の上
に、層間絶縁膜10として例えば酸化シリコン膜をCV
D法を使用して形成した後、フォトリソグラフィ技術と
ドライエッチングなどの選択エッチング技術とを使用し
て、配線層を配置する部分に溝11を形成する。
Next, after a first-layer interlayer insulating film (insulating film) 10 is formed on the semiconductor substrate 1, a trench 11 for wiring is formed therein (FIG. 2). That is, for example, a silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate 1 as the interlayer insulating film 10 by CV.
After the formation using the method D, the groove 11 is formed in a portion where the wiring layer is to be disposed by using a photolithography technique and a selective etching technique such as dry etching.

【0020】この場合、1層目の層間絶縁膜10は、溝
11内に形成される配線層およびこの層間絶縁膜10が
介在している配線層の容量を低減するために、誘電率が
小さい酸化シリコン膜(誘電率が約4.2である絶縁膜)
または無機SOG(Spin OnGlass )膜などの塗布絶縁
膜(誘電率が約4以下である絶縁膜)などを使用してい
る。そのため、窒化シリコン膜(誘電率が約8である絶
縁膜)などの誘電率が高い絶縁膜の使用を避けている。
In this case, the first interlayer insulating film 10 has a small dielectric constant in order to reduce the capacitance of the wiring layer formed in the trench 11 and the wiring layer in which the interlayer insulating film 10 is interposed. Silicon oxide film (insulating film with a dielectric constant of about 4.2)
Alternatively, a coating insulating film (an insulating film having a dielectric constant of about 4 or less) such as an inorganic SOG (Spin On Glass) film is used. Therefore, use of an insulating film having a high dielectric constant such as a silicon nitride film (an insulating film having a dielectric constant of about 8) is avoided.

【0021】また、溝11の深さは、例えば500〜1
000nmとしており、本実施の形態の場合、500nmと
している。
The depth of the groove 11 is, for example, 500-1.
000 nm, and in the present embodiment, 500 nm.

【0022】その後、半導体基板1の上に、スパッタリ
ング法を使用して、例えば50nmの膜厚を有する窒化シ
リコン膜からなるバリア膜(窒化シリコンバリア膜)1
2を堆積する(図3)。
Thereafter, a barrier film (silicon nitride barrier film) 1 made of a silicon nitride film having a thickness of, for example, 50 nm is formed on the semiconductor substrate 1 by sputtering.
2 (FIG. 3).

【0023】この場合、窒化シリコン膜からなるバリア
膜12は、後述する銅層を備えている配線層に接触され
ている層間絶縁膜10のTDDB寿命を長くして、耐銅
拡散性を良くするための膜として、使用されている。ま
た、窒化シリコン膜からなるバリア膜12は、後述する
銅層を備えている配線層と層間絶縁膜10との密着性を
向上させるための膜として、使用されている。
In this case, the barrier film 12 made of a silicon nitride film prolongs the TDDB life of the interlayer insulating film 10 that is in contact with a wiring layer having a copper layer described later, and improves the copper diffusion resistance. Used as a membrane for The barrier film 12 made of a silicon nitride film is used as a film for improving the adhesion between a wiring layer having a copper layer described later and the interlayer insulating film 10.

【0024】したがって、バリア膜12として、窒化シ
リコン膜を適用すると、従来技術に使用されている金属
層からなるバリア膜に比べて、後述する銅層を備えてい
る配線層に接触されている層間絶縁膜10のTDDB寿
命を長くすることができて、耐銅拡散性を良くすること
ができる。
Therefore, when a silicon nitride film is applied as the barrier film 12, an interlayer in contact with a wiring layer having a copper layer described later is compared with a barrier film made of a metal layer used in the prior art. The TDDB life of the insulating film 10 can be extended, and the copper diffusion resistance can be improved.

【0025】次に、フォトリソグラフィ技術と選択エッ
チング技術とを使用して、プラグ9の上の窒化シリコン
膜からなるバリア膜12を取り除く作業を行う(図
4)。
Next, an operation of removing the barrier film 12 made of a silicon nitride film on the plug 9 is performed by using a photolithography technique and a selective etching technique (FIG. 4).

【0026】その後、半導体基板1の上に、スパッタリ
ング法を使用して、銅層13を例えば800nmの膜厚を
もって堆積して、溝11に銅層13を埋め込む作業を行
う(図5)。この場合、配線層としての銅層13を溝1
1に完全に埋め込むために、銅層13を堆積する際に、
溝11の深さ(例えば500nm)よりも大きい膜厚(例
えば800nm)としている。
Thereafter, a copper layer 13 is deposited on the semiconductor substrate 1 with a thickness of, for example, 800 nm by using a sputtering method to bury the copper layer 13 in the groove 11 (FIG. 5). In this case, the copper layer 13 as a wiring layer is
When completely depositing the copper layer 13,
The film thickness (for example, 800 nm) is larger than the depth of the groove 11 (for example, 500 nm).

【0027】次に、CMP装置を用いたCMP法を使用
して、銅層13の表面から銅層13を表面研磨して、溝
11に埋め込まれている銅層13以外の銅層13を取り
除く作業を行う(図6)。この場合、溝11に埋め込ま
れている銅層13の表面は、層間絶縁膜10の表面と同
一面となり、層間絶縁膜10の上の窒化シリコン膜から
なるバリア膜12は取り除かれる。
Next, the surface of the copper layer 13 is polished from the surface of the copper layer 13 using a CMP method using a CMP apparatus to remove the copper layer 13 other than the copper layer 13 embedded in the groove 11. Perform the work (FIG. 6). In this case, the surface of the copper layer 13 buried in the trench 11 is flush with the surface of the interlayer insulating film 10, and the barrier film 12 made of the silicon nitride film on the interlayer insulating film 10 is removed.

【0028】その後、前記の不要な銅層13を取り除く
作業を行った後に、CMP装置を使用して、オーバエッ
チングを行い、溝11に埋め込まれている銅層13の表
層部にリセス(recess,凹み)14を例えば50nmの深
さをもって形成する(図7)。この場合、本発明者の検
討の結果、CMP装置におけるCMP研磨パッドにソフ
トな材料を使用するなどの態様とすることにより、溝1
1に埋め込まれている銅層13の表層部に、断面形状が
長方形となったリセス14を形成することができる。
Then, after performing the above-mentioned operation of removing the unnecessary copper layer 13, overetching is performed using a CMP apparatus, and a recess (recess, recess) is formed in the surface portion of the copper layer 13 buried in the groove 11. The recess 14 is formed with a depth of, for example, 50 nm (FIG. 7). In this case, as a result of the study by the present inventor, by adopting a mode such as using a soft material for the CMP polishing pad in the CMP apparatus, the groove 1 is formed.
A recess 14 having a rectangular cross-sectional shape can be formed in the surface layer portion of the copper layer 13 buried in 1.

【0029】次に、溝11に埋め込まれている銅層13
に、水素アニール(水素雰囲気中での熱処理)を行っ
て、CMP処理などにより酸化された銅層13の表層部
を還元すると共に銅層13の表面に形成されている微細
な凹凸を滑らかにして平坦化する作業を行う(図8)。
Next, the copper layer 13 buried in the trench 11
Then, hydrogen annealing (heat treatment in a hydrogen atmosphere) is performed to reduce the surface layer portion of the copper layer 13 oxidized by the CMP process or the like, and to smooth fine irregularities formed on the surface of the copper layer 13. An operation for flattening is performed (FIG. 8).

【0030】その後、半導体基板1の上に、スパッタリ
ング法を使用して、例えば50nmの膜厚を有する窒化シ
リコン膜からなるキャップバリア膜(窒化シリコンキャ
ップバリア膜)15を形成する(図9)。
Thereafter, a cap barrier film (silicon nitride cap barrier film) 15 made of a silicon nitride film having a thickness of, for example, 50 nm is formed on the semiconductor substrate 1 by a sputtering method (FIG. 9).

【0031】この場合、窒化シリコン膜からなるキャッ
プバリア膜15は、配線層としての銅層13に接触され
ている層間絶縁膜10のTDDB寿命を長くして、耐銅
拡散性を良くするための膜として、使用されている。
In this case, the cap barrier film 15 made of a silicon nitride film extends the TDDB life of the interlayer insulating film 10 that is in contact with the copper layer 13 as a wiring layer, and improves copper diffusion resistance. Used as a membrane.

【0032】したがって、配線層としての銅層13をキ
ャップするキャップバリア膜15として、窒化シリコン
膜を適用していることにより、層間絶縁膜10およびそ
の上に形成する2層目の層間絶縁膜の例えば酸化シリコ
ン膜などの材料と異なることにより、それらの選択エッ
チング技術(例えば、スルーホールを形成する場合に使
用される選択エッチング技術)における選択比が高くで
き、しかも配線層としての銅層13を保護することがで
きる。
Therefore, since the silicon nitride film is applied as the cap barrier film 15 for capping the copper layer 13 as the wiring layer, the interlayer insulating film 10 and the second interlayer insulating film formed thereon are formed. For example, when the material is different from a material such as a silicon oxide film, the selectivity in the selective etching technique (for example, the selective etching technique used when forming a through hole) can be increased, and the copper layer 13 as a wiring layer can be formed. Can be protected.

【0033】次に、配線層としての銅層13をキャップ
している窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15
以外の窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15
を、取り除く作業を行う。この場合、後述するように、
不要な窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15を
取り除く方法として、フォトリソグラフィ技術と選択エ
ッチング技術とを使用して行う方法またはCMP法を使
用して行う方法を適用できる。
Next, a cap barrier film 15 made of a silicon nitride film capping the copper layer 13 as a wiring layer.
Barrier film 15 made of a silicon nitride film other than
Work. In this case, as described below,
As a method for removing the unnecessary cap barrier film 15 made of a silicon nitride film, a method using a photolithography technique and a selective etching technique or a method using a CMP method can be applied.

【0034】まず、配線層としての銅層13をキャップ
している窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15
以外の窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15
を、フォトリソグラフィ技術と選択エッチング技術とを
使用して、取り除く作業を説明する。
First, a cap barrier film 15 made of a silicon nitride film capping the copper layer 13 as a wiring layer
Barrier film 15 made of a silicon nitride film other than
Is described using a photolithography technique and a selective etching technique.

【0035】すなわち、図10に示すように、配線層と
しての銅層13の上の窒化シリコン膜からなるキャップ
バリア膜15の上に、フォトリソグラフィ技術を使用し
て、パターン化されたフォトレジスト膜16を形成した
後、フォトレジスト膜16をエッチング用マスクとして
用いて、ドライエッチングなどを用いた選択エッチング
技術を使用して、層間絶縁膜10の上に堆積されている
窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15(不要な
キャップバリア膜15)を取り除く作業を行う。
That is, as shown in FIG. 10, a photoresist film patterned by photolithography on a cap barrier film 15 made of a silicon nitride film on a copper layer 13 as a wiring layer. After the formation of the cap film 16, a cap barrier made of a silicon nitride film deposited on the interlayer insulating film 10 is formed by using the photoresist film 16 as an etching mask and using a selective etching technique such as dry etching. An operation of removing the film 15 (unnecessary cap barrier film 15) is performed.

【0036】その後、不要となったフォトレジスト膜1
6をアッシング装置などのレジスト剥離装置を使用し
て、取り除く(図11)。この場合、配線層としての銅
層13の表面が窒化シリコン膜からなるキャップバリア
膜15によってキャップされていることにより、アッシ
ング処理のような酸素雰囲気中に銅層13が露出してい
ないので、アッシング処理などの場合に、銅層13の酸
化を防止でき、その結果、銅層13の配線層としての性
能および信頼度が低減するのを防止することができる。
Thereafter, the unnecessary photoresist film 1
6 is removed using a resist peeling device such as an ashing device (FIG. 11). In this case, since the surface of the copper layer 13 as a wiring layer is capped by the cap barrier film 15 made of a silicon nitride film, the copper layer 13 is not exposed in an oxygen atmosphere such as in an ashing process. In the case of processing or the like, oxidation of the copper layer 13 can be prevented, and as a result, the performance and reliability of the copper layer 13 as a wiring layer can be prevented from being reduced.

【0037】次に、配線層としての銅層13をキャップ
している窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15
以外の窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15
を、CMP法を使用して、取り除く作業を説明する。
Next, a cap barrier film 15 made of a silicon nitride film capping the copper layer 13 as a wiring layer.
Barrier film 15 made of a silicon nitride film other than
Will be described using a CMP method.

【0038】すなわち、図12に示すように、配線層と
しての銅層13の上の窒化シリコン膜からなるキャップ
バリア膜15の表層部から、CMP装置を用いたCMP
法を使用して、表面研磨して、層間絶縁膜10の上に堆
積されている窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜
(不要なキャップバリア膜)15を取り除く作業を行
う。
That is, as shown in FIG. 12, the surface of a cap barrier film 15 made of a silicon nitride film on a copper layer 13 as a wiring layer is subjected to a CMP using a CMP apparatus.
The surface is polished using a method to remove the cap barrier film (unnecessary cap barrier film) 15 made of the silicon nitride film deposited on the interlayer insulating film 10.

【0039】この場合、配線層としての銅層13の表面
の窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15は、リ
セス14に埋め込まれていることにより、配線層として
の銅層13の表面の窒化シリコン膜からなるキャップバ
リア膜15が取り除かれることなく、層間絶縁膜10の
上に堆積されている窒化シリコン膜からなるキャップバ
リア膜(不要なキャップバリア膜)15のみを取り除く
ことができる。
In this case, the cap barrier film 15 made of the silicon nitride film on the surface of the copper layer 13 as the wiring layer is embedded in the recess 14 so that the silicon nitride film on the surface of the copper layer 13 as the wiring layer is formed. Without removing the cap barrier film 15 made of, only the cap barrier film (unnecessary cap barrier film) 15 made of the silicon nitride film deposited on the interlayer insulating film 10 can be removed.

【0040】その後、設計仕様に応じて、前述した1層
目の層間絶縁膜10および1層目の配線層としての銅層
13を形成する製造方法を適用して、半導体基板1の上
に、2層目の層間絶縁膜を堆積した後、その選択的な領
域に2層目の配線層を形成するための溝を形成し、その
溝に2層目の配線層としての銅層を形成する。また、前
述した製造工程を繰り返し使用して多層配線層を必要に
応じて形成した後、パシベーション膜(図示を省略)を
形成して、本実施の形態の半導体集積回路装置の製造工
程を終了する。
After that, according to the design specifications, the above-described manufacturing method of forming the first interlayer insulating film 10 and the copper layer 13 as the first wiring layer is applied, After depositing the second interlayer insulating film, a groove for forming a second wiring layer is formed in a selective area thereof, and a copper layer as a second wiring layer is formed in the groove. . After the above-described manufacturing process is repeatedly used to form a multilayer wiring layer as necessary, a passivation film (not shown) is formed, and the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment is completed. .

【0041】前述した本実施の形態の半導体集積回路装
置およびその製造方法によれば、層間絶縁膜(絶縁膜)
10に形成されている溝11に配線層としての銅層13
を埋め込んでいる態様の配線層としていることにより、
フォトリソグラフィ技術と選択エッチング技術とを使用
して配線層のパターンを形成する従来の配線層のパター
ンの製造工程を使用せずに、配線層としての銅層13を
形成していることによって、配線層幅および隣接配線層
間の距離が極めて小さい配線層構造であろうとも微細加
工により高精度な寸法精度をもって配線層を製造するこ
とができる。
According to the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment and the method of manufacturing the same, the interlayer insulating film (insulating film)
Copper layer 13 as a wiring layer is formed in groove 11 formed in
By embedding the wiring layer,
By forming the copper layer 13 as a wiring layer without using a conventional wiring layer pattern manufacturing process of forming a wiring layer pattern using a photolithography technique and a selective etching technique, Even if the wiring layer structure has a very small layer width and a short distance between adjacent wiring layers, the wiring layer can be manufactured with high dimensional accuracy by fine processing.

【0042】したがって、LSIなどの半導体集積回路
装置の微細化を行うことができる。また、溝11に埋め
込まれている銅層13からなる配線層としていることに
より、配線遅延やマイグレーション耐性の問題を解決す
ることができる。
Therefore, it is possible to miniaturize a semiconductor integrated circuit device such as an LSI. In addition, since the wiring layer is made of the copper layer 13 buried in the groove 11, problems of wiring delay and migration resistance can be solved.

【0043】本実施の形態の半導体集積回路装置および
その製造方法によれば、層間絶縁膜(絶縁膜)10に形
成されている溝11に配線層としての銅層13の表面に
窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15を形成し
ており、しかも銅層13の側部と底部(側部および底
部)に窒化シリコン膜からなるバリア膜12を形成して
いることにより、電界のかかった層間絶縁膜(例えば酸
化シリコン膜)10中で、銅イオンが高速にドリフト
し、TDDBが発生するという問題点を防止することが
できる。すなわち、TDDB寿命を長くすることがで
き、耐銅拡散性を良くすることができることにより、高
性能でしかも高信頼度の銅層13からなる配線層とする
ことができる。
According to the semiconductor integrated circuit device and the method of manufacturing the same according to the present embodiment, the trench 11 formed in the interlayer insulating film (insulating film) 10 is formed from the silicon nitride film on the surface of the copper layer 13 as a wiring layer. Since the barrier film 12 made of a silicon nitride film is formed on the side and bottom (side and bottom) of the copper layer 13, an interlayer insulating film to which an electric field is applied is formed. In the (for example, silicon oxide film) 10, the problem that copper ions drift at high speed and TDDB is generated can be prevented. That is, since the TDDB life can be extended and the copper diffusion resistance can be improved, a wiring layer composed of the copper layer 13 having high performance and high reliability can be obtained.

【0044】この場合、銅層13の底部にスルーホール
が形成されており、銅層13の底部にプラグ9が電気的
に接続されている場合には、銅層13の底部を除いた側
部のみに窒化シリコン膜からなるバリア膜12を配置す
るだけでよい。また、銅層13の側部と底部または側部
のみに形成するバリア膜12は、窒化シリコン膜以外
に、窒化シリコン膜におけるシリコンが部分的に酸化さ
れている絶縁膜を使用することができる。また、銅層1
3の側部と底部または側部のみに形成するバリア膜12
は、高融点金属膜(チタン膜、タングステン膜またはタ
ンタル膜など)またはTiN(チタンナイトライド)膜
などの金属膜を使用することができる。
In this case, a through hole is formed at the bottom of the copper layer 13, and when the plug 9 is electrically connected to the bottom of the copper layer 13, a side portion excluding the bottom of the copper layer 13 is formed. Only the barrier film 12 made of a silicon nitride film needs to be provided. Further, as the barrier film 12 formed only on the side and bottom or on the side of the copper layer 13, an insulating film in which silicon in the silicon nitride film is partially oxidized can be used in addition to the silicon nitride film. In addition, copper layer 1
3 and barrier film 12 formed only on the bottom or side
A metal film such as a refractory metal film (such as a titanium film, a tungsten film or a tantalum film) or a TiN (titanium nitride) film can be used.

【0045】本実施の形態の半導体集積回路装置および
その製造方法によれば、配線層としての銅層13の表面
にのみ、窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15
を形成していることにより、容量が大きい窒化シリコン
膜をキャップバリア膜15として使用していても、容量
を低減することができる。
According to the semiconductor integrated circuit device of this embodiment and the method of manufacturing the same, the cap barrier film 15 made of a silicon nitride film is formed only on the surface of the copper layer 13 as the wiring layer.
Is formed, the capacitance can be reduced even when a silicon nitride film having a large capacitance is used as the cap barrier film 15.

【0046】また、配線層としての銅層13の表面を窒
化シリコン膜からなるキャップバリア膜15により被覆
していることにより、キャップバリア膜15としての窒
化シリコン膜と層間絶縁膜10としての酸化シリコン膜
との選択エッチングにおける選択比を高くすることがで
きるので、キャップバリア膜15としての窒化シリコン
膜または層間絶縁膜10としての酸化シリコン膜を選択
エッチング技術を使用してパターン化する際に、パター
ン化が正確にできると共に余計なエッチングを防止する
ことができる。また、それらの選択エッチングなどの種
々の製造工程の際に、配線層としての銅層13の表面を
窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15により被
覆していることにより、配線層としての銅層13を保護
することができるので、配線層としての銅層13の性能
および信頼度が低減されるのを防止することができる。
Since the surface of the copper layer 13 as a wiring layer is covered with a cap barrier film 15 made of a silicon nitride film, a silicon nitride film as the cap barrier film 15 and a silicon oxide film as the interlayer insulating film 10 are formed. Since the selectivity in the selective etching with the film can be increased, when the silicon nitride film as the cap barrier film 15 or the silicon oxide film as the interlayer insulating film 10 is patterned using the selective etching technique, In addition, it is possible to accurately perform the etching and prevent unnecessary etching. Also, in various manufacturing processes such as selective etching thereof, since the surface of the copper layer 13 as a wiring layer is covered with the cap barrier film 15 made of a silicon nitride film, the copper layer 13 as a wiring layer is formed. Can be prevented, so that the performance and reliability of the copper layer 13 as the wiring layer can be prevented from being reduced.

【0047】さらに、配線層としての銅層13の表面を
窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15により被
覆していることにより、配線層としての銅層13の上に
層間絶縁膜を形成し、その層間絶縁膜にスルーホールを
選択エッチング技術を使用して形成する場合に、窒化シ
リコン膜からなるキャップバリア膜15がストッパーと
しての機能を備えているために、配線層としての銅層1
3を保護することができるので、配線層としての銅層1
3の性能および信頼度が低減されるのを防止することが
できる。
Further, by covering the surface of the copper layer 13 as a wiring layer with the cap barrier film 15 made of a silicon nitride film, an interlayer insulating film is formed on the copper layer 13 as a wiring layer. When a through hole is formed in an interlayer insulating film by using a selective etching technique, since the cap barrier film 15 made of a silicon nitride film has a function as a stopper, the copper layer 1 as a wiring layer is formed.
3 can protect the copper layer 1 as a wiring layer.
3 can be prevented from being reduced in performance and reliability.

【0048】さらにまた、不要となったフォトレジスト
膜16をアッシング装置などのレジスト剥離装置を使用
して、取り除く場合に、配線層としての銅層13の表面
が窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜15によっ
てキャップされていることにより、アッシング処理のよ
うな酸素雰囲気中に銅層13が露出していないので、ア
ッシング処理などの場合に、銅層13の酸化を防止で
き、その結果、銅層13の配線層としての性能および信
頼度が低減するのを防止することができる。
Furthermore, when the unnecessary photoresist film 16 is removed by using a resist peeling device such as an ashing device, the surface of the copper layer 13 as a wiring layer is formed by a cap barrier film 15 made of a silicon nitride film. Since the copper layer 13 is not exposed to an oxygen atmosphere such as in an ashing process, the copper layer 13 can be prevented from being oxidized in an ashing process or the like. It is possible to prevent the performance and reliability as the wiring layer from being reduced.

【0049】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0050】例えば、本発明は、半導体素子を形成して
いる半導体基板をSOI(Siliconon Insulator)基板
に変更することができ、MOSFET、CMOSFET
およびバイポーラトランジスタなどの種々の半導体素子
を組み合わせた態様の半導体集積回路装置およびその製
造方法とすることができる。
For example, according to the present invention, a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed can be changed to an SOI (Siliconon Insulator) substrate.
And a semiconductor integrated circuit device in which various semiconductor elements such as bipolar transistors are combined, and a method of manufacturing the same.

【0051】さらに、本発明は、MOSFET、CMO
SFETなどを構成要素とするロジック系あるいはDR
AM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(St
aticRandom Access Memory )などのメモリ系などを有
する種々の半導体集積回路装置およびその製造方法に適
用できる。
Further, the present invention relates to a MOSFET, a CMO
Logic system or DR with SFET etc. as components
AM (Dynamic Random Access Memory), SRAM (St
The present invention can be applied to various semiconductor integrated circuit devices having a memory system such as an aticRandom Access Memory) and a method of manufacturing the same.

【0052】[0052]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.

【0053】(1).本発明の半導体集積回路装置およ
びその製造方法によれば、層間絶縁膜(絶縁膜)に形成
されている溝に配線層としての銅層を埋め込んでいる態
様の配線層としていることにより、フォトリソグラフィ
技術と選択エッチング技術とを使用して配線層のパター
ンを形成する従来の配線層のパターンの製造工程を使用
せずに、配線層としての銅層を形成していることによっ
て、配線層幅および隣接配線層間の距離が極めて小さい
配線層構造であろうとも微細加工により高精度な寸法精
度をもって配線層を製造することができる。
(1). According to the semiconductor integrated circuit device and the method of manufacturing the same of the present invention, photolithography is achieved by forming a copper layer as a wiring layer in a groove formed in an interlayer insulating film (insulating film). Forming the wiring layer pattern using the technology and the selective etching technology Without using the conventional wiring layer pattern manufacturing process, by forming the copper layer as the wiring layer, the wiring layer width and Even if the wiring layer structure has an extremely small distance between adjacent wiring layers, the wiring layer can be manufactured with high dimensional accuracy by fine processing.

【0054】したがって、LSIなどの半導体集積回路
装置の微細化を行うことができる。また、溝に埋め込ま
れている銅層からなる配線層としていることにより、配
線遅延やマイグレーション耐性の問題を解決することが
できる。
Therefore, it is possible to miniaturize a semiconductor integrated circuit device such as an LSI. In addition, since the wiring layer is made of a copper layer embedded in the trench, problems of wiring delay and migration resistance can be solved.

【0055】(2).本発明の半導体集積回路装置およ
びその製造方法によれば、層間絶縁膜(絶縁膜)に形成
されている溝に配線層としての銅層の表面に窒化シリコ
ン膜からなるキャップバリア膜を形成しており、しかも
銅層の側部と底部または側部のみに窒化シリコン膜から
なるバリア膜を形成していることにより、電界のかかっ
た層間絶縁膜(例えば酸化シリコン膜)中で、銅イオン
が高速にドリフトし、TDDBが発生するという問題点
を防止することができる。すなわち、TDDB寿命を長
くすることができ、耐銅拡散性を良くすることができる
ことにより、高性能でしかも高信頼度の銅層13からな
る配線層とすることができる。
(2). According to the semiconductor integrated circuit device and the method of manufacturing the same of the present invention, a cap barrier film made of a silicon nitride film is formed on a surface of a copper layer as a wiring layer in a groove formed in an interlayer insulating film (insulating film). In addition, since a barrier film made of a silicon nitride film is formed only on the side and bottom or on the side of the copper layer, high-speed copper ions can be generated in an interlayer insulating film (for example, a silicon oxide film) to which an electric field is applied. And the problem that TDDB is generated can be prevented. That is, since the TDDB life can be extended and the copper diffusion resistance can be improved, a wiring layer composed of the copper layer 13 having high performance and high reliability can be obtained.

【0056】(3).本発明の半導体集積回路装置およ
びその製造方法によれば、配線層としての銅層の表面に
のみ、窒化シリコン膜からなるキャップバリア膜を形成
していることにより、容量が大きい窒化シリコン膜をキ
ャップバリア膜として使用していても、容量を低減する
ことができる。
(3). According to the semiconductor integrated circuit device and the method of manufacturing the same of the present invention, since the cap barrier film made of the silicon nitride film is formed only on the surface of the copper layer as the wiring layer, the silicon nitride film having a large capacitance can be capped. Even when used as a barrier film, the capacity can be reduced.

【0057】また、配線層としての銅層の表面を窒化シ
リコン膜からなるキャップバリア膜により被覆している
ことにより、キャップバリア膜としての窒化シリコン膜
と層間絶縁膜(絶縁膜)としての酸化シリコン膜との選
択エッチングにおける選択比を高くすることができるの
で、キャップバリア膜としての窒化シリコン膜または層
間絶縁膜としての酸化シリコン膜を選択エッチング技術
を使用してパターン化する際に、パターン化が正確にで
きると共に余計なエッチングを防止することができる。
また、それらの選択エッチングなどの種々の製造工程の
際に、配線層としての銅層の表面を窒化シリコン膜から
なるキャップバリア膜により被覆していることにより、
配線層としての銅層を保護することができるので、配線
層としての銅層の性能および信頼度が低減されるのを防
止することができる。
Since the surface of the copper layer as the wiring layer is covered with the cap barrier film made of the silicon nitride film, the silicon nitride film as the cap barrier film and the silicon oxide film as the interlayer insulating film (insulating film) are formed. Since the selectivity in the selective etching with the film can be increased, when the silicon nitride film as the cap barrier film or the silicon oxide film as the interlayer insulating film is patterned by using the selective etching technique, the patterning is performed. Accurate and unnecessary etching can be prevented.
In addition, during various manufacturing processes such as selective etching thereof, by covering the surface of the copper layer as a wiring layer with a cap barrier film made of a silicon nitride film,
Since the copper layer as the wiring layer can be protected, the performance and reliability of the copper layer as the wiring layer can be prevented from being reduced.

【0058】さらに、配線層としての銅層の表面を窒化
シリコン膜からなるキャップバリア膜により被覆してい
ることにより、配線層としての銅層の上に層間絶縁膜を
形成し、その層間絶縁膜にスルーホールを選択エッチン
グ技術を使用して形成する場合に、窒化シリコン膜から
なるキャップバリア膜がストッパーとしての機能を備え
ているために、配線層としての銅層を保護することがで
きるので、配線層としての銅層の性能および信頼度が低
減されるのを防止することができる。
Further, by covering the surface of the copper layer as a wiring layer with a cap barrier film made of a silicon nitride film, an interlayer insulating film is formed on the copper layer as a wiring layer. When a through hole is formed by using a selective etching technique, the cap barrier film made of the silicon nitride film has a function as a stopper, so that the copper layer as the wiring layer can be protected. The performance and reliability of the copper layer as the wiring layer can be prevented from being reduced.

【0059】さらにまた、不要となったフォトレジスト
膜をアッシング装置などのレジスト剥離装置を使用し
て、取り除く場合に、配線層としての銅層の表面が窒化
シリコン膜からなるキャップバリア膜によってキャップ
されていることにより、アッシング処理のような酸素雰
囲気中に銅層が露出していないので、アッシング処理な
どの場合に、銅層の酸化を防止でき、その結果、銅層の
配線層としての性能および信頼度が低減するのを防止す
ることができる。
Further, when the unnecessary photoresist film is removed by using a resist peeling device such as an ashing device, the surface of the copper layer as a wiring layer is capped with a cap barrier film made of a silicon nitride film. By doing so, the copper layer is not exposed in an oxygen atmosphere such as in an ashing process, so that oxidation of the copper layer can be prevented in the case of an ashing process, and as a result, the performance of the copper layer as a wiring layer and It is possible to prevent the reliability from being reduced.

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

【図1】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図4】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図5】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図6】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図7】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図8】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図9】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図10】本発明の一実施の形態である半導体集積回路
装置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図11】本発明の一実施の形態である半導体集積回路
装置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図12】本発明の一実施の形態である半導体集積回路
装置の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板(基板) 2 フィールド絶縁膜 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5 絶縁膜 6 サイドウォールスペーサ 7 半導体領域 8 絶縁膜 9 プラグ 10 層間絶縁膜(絶縁膜) 11 溝 12 バリア膜 13 銅層 14 リセス 15 キャップバリア膜 16 フォトレジスト膜 REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate (substrate) 2 field insulating film 3 gate insulating film 4 gate electrode 5 insulating film 6 sidewall spacer 7 semiconductor region 8 insulating film 9 plug 10 interlayer insulating film (insulating film) 11 groove 12 barrier film 13 copper layer 14 recess 15 Cap barrier film 16 Photoresist film

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上の絶縁膜に溝が形成されており、
前記溝に埋め込まれている銅層を備えている配線層が形
成されており、前記銅層の表面に窒化シリコン膜からな
るキャップバリア膜が形成されており、前記銅層の側部
と底部または側部のみにバリア膜が形成されていること
を特徴とする半導体集積回路装置。
A groove is formed in an insulating film on a substrate,
A wiring layer including a copper layer embedded in the trench is formed, and a cap barrier film made of a silicon nitride film is formed on a surface of the copper layer, and a side portion and a bottom portion of the copper layer are formed. A semiconductor integrated circuit device, wherein a barrier film is formed only on a side portion.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、各々の前記銅層の表面に形成されている窒化シリ
コン膜からなるキャップバリア膜は、隣接している他の
前記銅層の表面に形成されている窒化シリコン膜からな
るキャップバリア膜と接触されていないことを特徴とす
る半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a cap barrier film made of a silicon nitride film formed on a surface of each of the copper layers is formed of a cap barrier film of another adjacent copper layer. A semiconductor integrated circuit device, which is not in contact with a cap barrier film made of a silicon nitride film formed on a surface.
【請求項3】 請求項1または2記載の半導体集積回路
装置であって、前記銅層の側部と底部または側部のみに
形成されているバリア膜は、絶縁膜または金属膜が使用
されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein an insulating film or a metal film is used as the barrier film formed only on the side and bottom or on the side of the copper layer. A semiconductor integrated circuit device.
【請求項4】 基板上の絶縁膜に溝を形成する工程と、 前記溝の側部と底部または側部のみに、絶縁膜または金
属膜からなるバリア膜を形成する工程と、 前記基板の上に、銅層を堆積した後、CMP法を使用し
て、不要な前記銅層を取り除くと共に前記溝に埋め込ま
れている前記銅層からなる配線層を形成する工程と、 前記基板の上に、窒化シリコン膜からなるキャップバリ
ア膜を堆積した後、前記溝に埋め込まれている前記銅層
の表面に堆積されている前記キャップバリア膜以外の不
要な前記キャップバリア膜を取り除く工程とを有するこ
とを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
4. A step of forming a groove in an insulating film on a substrate; a step of forming a barrier film made of an insulating film or a metal film only on a side portion and a bottom portion or a side portion of the groove; Forming a wiring layer composed of the copper layer embedded in the trench while removing the unnecessary copper layer using a CMP method after depositing a copper layer; After depositing a cap barrier film made of a silicon nitride film, removing the unnecessary cap barrier film other than the cap barrier film deposited on the surface of the copper layer embedded in the trench. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項5】 請求項4記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記溝に埋め込まれている前記銅層か
らなる配線層を形成する工程の後に、前記銅層の表層部
を取り除いて、前記銅層の表面にリセスを形成する工程
を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
5. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein a surface layer portion of said copper layer is removed after a step of forming a wiring layer made of said copper layer embedded in said trench. Forming a recess on the surface of the copper layer.
【請求項6】 請求項5記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記銅層の表層部を取り除いて、前記
銅層の表面にリセスを形成する際に、CMP法を使用し
ていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
6. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein a surface portion of said copper layer is removed to form a recess in a surface of said copper layer, wherein a CMP method is used. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項7】 請求項4〜6のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記溝に埋め込
まれている前記銅層の表面に堆積されている前記キャッ
プバリア膜以外の不要な前記キャップバリア膜を取り除
く際に、フォトリソグラフィ技術と選択エッチング技術
とを使用していることを特徴とする半導体集積回路装置
の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein said cap barrier film is deposited on a surface of said copper layer embedded in said groove. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein a photolithography technique and a selective etching technique are used when removing unnecessary cap barrier films other than the above.
【請求項8】 請求項4〜6のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記溝に埋め込
まれている前記銅層の表面に堆積されている前記キャッ
プバリア膜以外の不要な前記キャップバリア膜を取り除
く際に、CMP法を使用していることを特徴とする半導
体集積回路装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein said cap barrier film is deposited on a surface of said copper layer embedded in said groove. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein a CMP method is used when removing the unnecessary cap barrier film other than the above.
【請求項9】 請求項4〜8のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記銅層の側部
と底部または側部のみに形成するバリア膜として、窒化
シリコン膜を使用していることを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein the barrier film formed only on the side and bottom or on the side of the copper layer is silicon nitride. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising using a film.
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