KR100847921B1 - Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
반도체집적회로장치 및 그 제조기술 특히 반도체집적회로장치의 배선형성기술에 적용해서 유효한 기술에 관한 것으로서, 도금법을 사용한 경우에는 매립능력은 높지만 이 방법에 의해 형성되는 동의 성막직후의 결정입자는 작고 충분한 전기적 특성이 얻어지지 않는다는 문제점을 해소하기 위해서, 반도체기판의 상층의 절연막에 접속구멍을 천공하고, 절연막상에 접속구멍을 매립하도록 접속용도체막을 형성하고, 접속용도체막의 형성공정후 접속용도체막에 대해서 평탄화처리를 실시해서 접속구멍내 이외의 접속용도체막을 제거하는 것에 의해 접속구멍내에 접속용도체부를 형성하고, 접속용도체부를 형성한 후의 절연막의 배선형성영역에 배선용홈을 형성하고, 절연막상에 배선용홈을 매립하도록 배선용도체막을 형성하고, 배선용도체막의 형성공정후 배선용도체막에 대해서 평탄화처리를 실시해서 배선용홈내 이외의 배선용도체막을 제거하는 것에 의해 배선용홈내에 매립배선을 형성하는 구성으로 하였다.The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a manufacturing technology thereof, and particularly effective for the wiring forming technology of a semiconductor integrated circuit device. In the case of using the plating method, the embedding ability is high, but the crystal grains formed by this method are small and sufficient. In order to solve the problem that electrical characteristics are not obtained, a connection hole is formed in the insulating film on the upper layer of the semiconductor substrate, a connection conductor film is formed so as to fill the connection hole on the insulating film, and the connection conductor film is formed after the forming step of the connection conductor film. The planarization treatment was performed to remove the connection conductor film other than the connection hole, thereby forming the connection conductor portion in the connection hole, and forming the wiring groove in the wiring formation region of the insulating film after the connection conductor portion was formed. A wiring conductor film is formed to fill the wiring groove on the film, and the wiring conductor film is formed. After the process carried out by the leveling process to the wiring conductive film by removing the wiring conductive film other than the wiring homnae were configured to form a buried wiring in the wiring trench.
이렇게 하는 것에 의해서, 배선용홈 및 그것 보다 미세한 접속구멍의 양쪽에 도체막을 양호하게 매립할 수 있게 된다는 효과가 얻어진다.By doing so, the effect that the conductor film can be satisfactorily embedded in both the wiring groove and the finer connection hole than that is obtained.
Description
본 발명은 반도체집적회로장치 및 그 제조기술에 관한 것으로서, 특히 반도체집적회로장치의 배선형성기술에 적용해서 유효한 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a manufacturing technology thereof, and more particularly, to a technology effective by applying to a wiring forming technology of a semiconductor integrated circuit device.
반도체집적회로장치의 배선형성방법으로서 예를 들면 대머신(Damascene)법이라 불리는 프로세스가 있다. 이 방법은 절연막에 배선형성용 홈을 형성한 후 반도체기판전면에 배선형성용 도체막을 퇴적시키고, 또 그 홈 이외의 영역의 도체막을 화학적 기계적연마법(CMP;Chemical Mechanical Polishing)에 의해 제거하는 것에 의해 배선형성용 홈내에 매립배선을 형성하는 방법이다. 이 방법의 경우는 특히 미세한 에칭가공이 곤란한 동계(동 또는 동합금)의 도체재료로 이루어지는 매립배선의 형성방법으로서 검토되고 있다.As a wiring forming method of a semiconductor integrated circuit device, there is a process called, for example, the damascene method. In this method, a wiring forming groove is formed in the insulating film, and then a wiring forming conductor film is deposited on the front surface of the semiconductor substrate, and the conductive film in a region other than the groove is removed by chemical mechanical polishing (CMP). This is a method of forming a buried wiring in a wiring forming groove. This method is considered as a method of forming a buried wiring made of a copper (copper or copper alloy) conductor material, which is particularly difficult to finely etch.
또, 대머신법의 응용으로서 2중대머신(Dual-Damascene)법이 있다. 이 방법은 절연막에 배선형성용 홈 및 하층배선과의 접속을 실행하기 위한 접속구멍을 형성한 후 반도체기판전면에 배선형성용 도체막을 퇴적시키고, 또 그 홈 이외의 영역의 도체막을 CMP에 의해서 제거하는 것에 의해 배선형성용 홈내에 매립배선을 형성함과 동시에, 접속구멍내에 플러그를 형성하는 방법이다. 이 방법의 경우는 특히 다층배선구조를 갖는 반도체집적회로장치에 있어서 공정수의 삭감이 가능하고 배선코스트의 저감이 가능하다.In addition, there is a dual-Damascene method as an application of the large machine method. In this method, a wiring forming groove and a connection hole for connecting the lower layer wiring are formed in the insulating film, and then the wiring forming conductor film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate, and the conductor film in the region other than the groove is removed by CMP. By forming a buried wiring in the wiring forming groove, a plug is formed in the connection hole. In the case of this method, particularly in a semiconductor integrated circuit device having a multilayer wiring structure, the number of steps can be reduced and the wiring cost can be reduced.
이와 같은 배선형성기술에 대해서는 예를 들면 일본국 특허공개공보 평성8-78410, 1996 Symp, VLSI Tech, Digest pp.48~49, 전자재료 3월호 pp.22~27, 1996년, 일본국 특허공개공보 평성8-148560 또는 IBM. J. RES. DEVELOP. VOL. 39 No.4 pp.419~435, July 1995에 기재되어 있다.Such a wire forming technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 8-78410, 1996 Symp, VLSI Tech, Digest pp. 48-49, Electronic Materials March, pp. 22-27, 1996, Japanese Patent Publication Publication Flat 8-148560 or IBM. J. RES. DEVELOP. VOL. 39 No. 4 pp. 419-435, July 1995.
그런데, 상기한 매립배선의 형성기술에 있어서는 이하의 과제가 있는 것을 본 발명자는 발견하였다.By the way, the present inventors have found that the above-described problem is encountered in the technology of forming the buried wiring.
즉, 매립배선기술을 반도체집적회로장치에 적용한 경우의 구조상 및 제조상의 전체상이 완전하게는 확립되어 있지 않다는 과제이다. 특히, 상기한 2중대머신법에 있어서는 배선형성용홈과 접속구멍을 동일 도체막으로 동시에 매립하지만, 배선형성용홈보다 미세한 접속구멍을 배선형성용홈과 동시에 충분하고 또한 양호한 전기적 특성을 확보한 상태에서 매립하는 것이 배선이나 접속구멍의 미세화에 따라 곤란하게 되어 있다. 예를 들면 배선재료로서 동을 사용할 경우, 스퍼터링법으로는 접속구멍내로의 동의 매립이 곤란하다. 한편, 도금법을 사용한 경우에는 매립능력은 높지만 이 방법에 의해 형성되는 동의 성막직후의 결정입자는 작고 충분한 전기적 특성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 또, 도금법의 매립능력이 높다고는 해도 한계는 있고 고애스펙트비의 미세접속구멍의 매립에 곤란함이 따른다. 이 문제는 동일한 매립배선층에 애스펙트비가 다른 배선용홈이 존재하는 경우에도 발생한다.In other words, the overall structure and manufacturing conditions in the case where the buried wiring technology is applied to the semiconductor integrated circuit device are not completely established. In particular, in the above-described double machine method, the wiring forming groove and the connection hole are simultaneously filled with the same conductor film, but the connection hole finer than the wiring forming groove is simultaneously filled with the wiring forming groove with sufficient and good electrical characteristics. This is difficult due to the miniaturization of wiring and connection holes. For example, when copper is used as the wiring material, it is difficult to embed copper into the connection hole by the sputtering method. On the other hand, when the plating method is used, although the embedding ability is high, the crystal grains formed immediately after the film formation of copper formed by this method may be small and sufficient electrical characteristics may not be obtained. In addition, even though the embedding capability of the plating method is high, there is a limit and it is difficult to bury the high aspect ratio fine connection holes. This problem occurs even when there are wiring grooves having different aspect ratios in the same buried wiring layer.
본 발명의 목적은 매립배선구조를 갖는 반도체집적회로장치에 있어서, 고도의 기술을 사용하지 않고 매립배선용 도체막을 양호하게 매립할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique in which a semiconductor film for embedding wiring can be satisfactorily embedded in a semiconductor integrated circuit device having a buried wiring structure without using a high technology.
또, 본 발명의 목적은 매립배선구조를 갖는 반도체집적회로장치에 있어서, 배선용홈 또는 접속구멍 혹은 그 양쪽의 미세화를 추진할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a technique capable of promoting the miniaturization of a wiring groove, a connection hole, or both in a semiconductor integrated circuit device having a buried wiring structure.
또, 본 발명의 다른 목적은 매립배선의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of the buried wiring.
또, 본 발명의 다른 목적은 동계도체재료를 사용한 매립배선을 불합리를 발생시키지 않고, 반도체집적회로장치의 전체구조에 조립할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a technique for assembling a buried wiring using a copper conductor material into the entire structure of a semiconductor integrated circuit device without causing irrationality.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부도면에서 명확해질 것이다.The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
본원에 있어서 개시되는 발명중 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면 다음과 같다.An outline of typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
본 발명의 반도체집적회로장치의 제조방법은 반도체기판의 상층의 배선층에 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치의 제조방법으로서, [a] 상기 반도체기판의 상층의 절연막에 접속구멍을 천공하는 공정, [b] 상기 절연막상에 상기 접속구멍을 매립하도록 접속용 도체막을 형성하는 공정, [c] 상기 접속용 도체막의 형성공정후 상기 접속용 도체막에 대해 평탄화처리를 실시해서 접속구멍내 이외의 접속용 도체막을 제거하는 것에 의해 상기 접속구멍내에 접속용 도체부를 형성하는 공정, [d] 상기 접속용 도체부를 형성한 후의 절연막의 배선형성영역에 배선용홈을 형성하는 공정, [e] 상기 절연막상에 상기 배선용홈을 매립하도록 배선용도체막을 형성하는 공정 및 [f] 상기 배선용도체막의 형성공정후 상기 배선용도체막에 대해 평탄화처리를 실시해서 배선용홈내 이외의 배선용도체막을 제거하는 것에 의해 상기 배선용홈내에 매립배선을 형성하는 공정을 갖는 것이다.The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a buried wiring in a wiring layer on an upper layer of a semiconductor substrate, the method comprising: [a] drilling a connection hole in an insulating film on an upper layer of the semiconductor substrate; b) forming a connecting conductor film so as to fill the connection hole on the insulating film; and [c] forming a connection conductor film, and then performing a flattening treatment on the connecting conductor film to form a connection conductor other than the inside of the connection hole. Forming a connecting conductor portion in the connection hole by removing the conductor film; [d] forming a wiring groove in the wiring forming region of the insulating film after forming the connecting conductor portion; Forming a wiring conductor film so as to fill the wiring groove; and [f] flattening the wiring conductor film after forming the wiring conductor film. The process includes forming a buried wiring in the wiring groove by removing the wiring conductor film other than the inside of the wiring groove.
또, 본 발명의 반도체집적회로장치의 제조방법은 상기 배선용도체막이 동 또는 동합금으로 이루어지고. 그 도체막을 스퍼터링법에 의해 형성한 경우는 상기 배선용도체막의 평탄화처리공정후에 열처리를 실시하는 공정을 갖는 것이다.In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, the wiring conductor film is made of copper or copper alloy. When the conductor film is formed by the sputtering method, it has a step of performing heat treatment after the planarization treatment step of the wiring conductor film.
또, 본 발명의 반도체집적회로장치의 제조방법은 반도체기판의 상층의 배선층에 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치의 제조방법으로서, 동일한 매립배선층에 형성된 치수가 다른 배선용홈내에 도체막을 매립하는 경우에는 상기 치수가 다른 배선용홈내에 각각 따로 도체막을 매립하는 것이다.The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a buried wiring in a wiring layer on an upper layer of a semiconductor substrate, and in the case of embedding a conductor film in wiring grooves having different dimensions formed in the same buried wiring layer. The conductor films are separately embedded in the wiring grooves having different dimensions.
또, 본 발명의 반도체집적회로장치의 제조방법은 반도체기판의 상층의 배선층에 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치의 제조방법으로서, [a] 상기 반도체기판의 상층의 절연막에 배선용홈 및 접속구멍을 천공하는 공정, [b] 상기 절연막상에 상기 배선용홈 및 접속구멍이 매립되도록 동 또는 동합금으로 이루어지는 도체막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 공정, [c] 상기 동 또는 동합금으로 이루어지는 도체막에 대해 평탄화처리를 실시해서 상기 배선용홈 및 접속구멍내 이외의 동 또는 동합금으로 이루어지는 도체막을 제거하는 것에 의해 상기 배선용홈 및 접속구멍내에 도체막을 매립하는 공정 및 [d] 상기 동 또는 동합금으로 이루어지는 도체막의 평탄화처리공정후에 열처리를 실시하는 공정을 갖는 것이다.In addition, the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a buried wiring in a wiring layer on an upper layer of a semiconductor substrate, wherein [a] a wiring groove and a connection hole are formed in an insulating film on the upper layer of the semiconductor substrate. A step of punching, [b] a step of forming a conductor film made of copper or copper alloy by sputtering so that the wiring groove and the connection hole are embedded in the insulating film; and [c] the planarization treatment of the conductor film made of copper or copper alloy. And embedding the conductor film in the wiring groove and the connection hole by removing the conductor film made of copper or copper alloy other than the wiring groove and the connection hole, and [d] the planarization treatment process of the conductor film made of the copper or copper alloy. It has a process of performing heat processing afterwards.
또, 본 발명의 반도체집적회로장치는 반도체기판의 상층의 배선층에 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치로서, 상기 매립배선과 반도체기판이 접촉하는 부분의 배선재료를 텅스텐, 텅스텐합금, 티탄, 티탄나이트라이드, 알루미늄 또는 알루미늄합금중 적어도 1종을 사용해서 구성하고, 그 상층의 배선층에 있어서의 매립배선을 동 또는 동합금으로 구성한 것이다.In addition, the semiconductor integrated circuit device of the present invention is a semiconductor integrated circuit device having a buried wiring in a wiring layer on an upper layer of a semiconductor substrate, wherein the wiring material of the portion where the buried wiring and the semiconductor substrate are in contact with each other is tungsten, tungsten alloy, titanium, titanium nitride. At least 1 type of a ride, aluminum, or aluminum alloy is used, and the buried wiring in the upper wiring layer is comprised with copper or copper alloy.
또, 본 발명의 반도체집적회로장치는 반도체기판의 상층의 배선층중의 적어도 1층 이상에 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치로서, 상기 배선층중의 최상의 배선층의 배선재료를 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 구성하고, 그 하층의 배선층에 있어서의 매립배선을 동 또는 동합금으로 구성한 것이다.The semiconductor integrated circuit device of the present invention is a semiconductor integrated circuit device having buried wiring in at least one or more of the wiring layers of the upper layer of the semiconductor substrate, wherein the wiring material of the best wiring layer in the wiring layer is made of aluminum or aluminum alloy. The buried wiring in the lower wiring layer is made of copper or copper alloy.
또, 본 발명의 반도체집적회로장치는 반도체기판의 상층의 배선층에 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치로서, 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 이루어지는 배선과 동 또는 동합금으로 이루어지는 배선을 접속하는 경우에는 그들 접속부에 배리어도체막을 개재시킨 것이다.In addition, the semiconductor integrated circuit device of the present invention is a semiconductor integrated circuit device having a buried wiring in a wiring layer on an upper layer of a semiconductor substrate, and when connecting wiring made of aluminum or aluminum alloy and wiring made of copper or copper alloy, barriers are connected to those connection portions. The conductor film is interposed.
또, 본 발명의 반도체집적회로장치는 반도체기판의 상층의 배선층에 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치로서, 상기 배선층중의 소정 매립배선의 배선층보다 상층의 배선과 상기 소정 매립배선의 배선층보다 하층의 배선을 전기적으로 접속하는 경우에 상기 상층의 배선에서 상기 소정 매립배선의 배선층까지 연장하는 접속구멍내에 마련된 접속용도체부와 상기 하층의 배선에서 상기 소정 매립배선의 배선층까지 연장하는 접속구멍내에 마련된 접속용도체부를 상기 소정 매립배선의 배선층의 접속용홈내에 마련된 중계용 접속용도체부를 거쳐서 전기적으로 접속하는 구조를 구비하고, 상기 중계용 접속용도체부는 적어도 그의 소정 매립배선의 배선연장방향에 있어서의 길이가 상기 접속구멍의 상기 배선연장방향의 길이보다 길어지도록 형성되어 있는 것이다.The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a semiconductor integrated circuit device having a buried wiring in a wiring layer on an upper layer of a semiconductor substrate, wherein the wiring above the wiring layer of the predetermined buried wiring in the wiring layer is lower than the wiring layer of the predetermined buried wiring. In the case where the wiring is electrically connected, the connection conductor portion provided in the connection hole extending from the wiring in the upper layer to the wiring layer of the predetermined buried wiring and the connection hole provided in the connection hole extending from the wiring in the lower layer to the wiring layer of the predetermined buried wiring. The body portion is electrically connected via a relay connection conductor portion provided in a connection groove of the wiring layer of the predetermined buried wiring, and the relay connection conductor portion has at least a length in a wiring extension direction of the predetermined buried wiring. It is formed to be longer than the length of the wiring extension direction of the connection hole. That will.
발명의 실시예Embodiment of the Invention
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 상세히 설명한다(또한, 실시예를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서 동일 기능을 갖는 것은 동일 부호를 붙이고, 그의 반복설명은 생략한다).Best Mode for Carrying Out the Invention Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. (In addition, in the entire drawings for explaining the embodiments, those having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted).
실시예 1Example 1
도 1은 본 발명의 1실시예인 반도체집적회로장치의 주요부단면도, 도 2는 도 1의 반도체집적회로장치의 제1층배선을 도시한 주요부단면도, 도 3∼도 5는 도 2의 배선구조의 변형예를 도시한 단면도, 도 6은 도 1의 반도체집적회로장치의 제2층배선을 도시한 주요부단면도, 도 7은 도 1의 반도체집적회로장치의 배선층간접속의 변형예를 도시한 반도체집적회로장치의 주요부단면도, 도 8∼도 12는 도 1의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도, 도 13∼도 18은 도 1의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부의 일부절단 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a first layer wiring of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1, and FIGS. 6 is a cross-sectional view of an essential part showing a second layer wiring of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1, and FIG. 7 is a semiconductor integrated view showing a modified example of interconnection between wiring layers of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 8 to 12 are main part cross sectional views in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1, and FIGS. 13 to 18 are part of main parts in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. Cutting perspective view.
우선, 본 실시예 1의 반도체집적회로장치의 구조를 도 1∼도 7에 의해 설명한다. 반도체기판(1)은 예를 들면 p-형실리콘(Si)단결정으로 이루어지고, 그 상부에는 p웰PW 및 n웰NW가 형성되어 있다. 이 p웰PW에는 예를 들면 p형불순물의 붕소(B)가 함유되고, n웰NW에는 예를 들면 n형불순물의 인(P) 또는 비소(As)가 함유되어 있다.First, the structure of the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment will be described with reference to FIGS. The semiconductor substrate 1 is made of, for example, a p-type silicon (Si) single crystal, and p well PW and n well NW are formed thereon. The p well PW contains, for example, boron (B) of p-type impurity, and the n well NW contains, for example, phosphorus (P) or arsenic (As) of n-type impurity.
또, 이 반도체기판(1)의 상부에는 소자분리부(2)가 형성되어 있다. 이 소자분리부(2)는 반도체기판(1)의 상부에 패인 분리용홈(2a)내에 예를 들면 산화실리콘 등으로 이루어지는 분리용절연막(2b)가 매립되어 형성되어 있다. 이 소자분리부(2)의 상면은 반도체기판(1)의 주면과 거의 일치하도록 평탄화되어 있다.In addition, an element isolator 2 is formed on the semiconductor substrate 1. The element isolator 2 is formed by embedding a separation insulating film 2b made of, for example, silicon oxide or the like in a separation groove 2a formed in the upper portion of the semiconductor substrate 1. The upper surface of the device isolation section 2 is planarized to substantially coincide with the main surface of the semiconductor substrate 1.
소자분리부(2)에 둘러싸인 p웰PW 및 n웰NW의 영역에는 예를 들면 n채널형 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor 이하. 단지 nMOS라고 한다)(3n) 및 p채널형 MOSFET(이하, 단지 pMOS라고 한다)(3p)가 형성되어 있다. 그리고, 이 nMOS(3n) 및 pMOS(3p)에 의해서 CMOS(Complimentary MOS)가 형성되어 있다. 단, 반도체기판(1)에 형성되는 집적회로소자는 HOSFET 또는 MISFET(Metal -Insulator-Semiconductor)에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 바이폴라트랜지스터, 다이오드 또는 저항소자 혹은 이들 집적회로소자가 동일 반도체기판상에 형성되는 구조라도 좋다.In the region of the p-well PW and n-well NW surrounded by the element isolator 2, for example, an n-channel MOSFET (hereinafter referred to as a metal-oxide-semiconductor field effect transistor, hereinafter referred to as nMOS) (3n) and a p-channel MOSFET ( Hereinafter, only pMOS) 3p is formed. A CMOS (Complimentary MOS) is formed by the nMOS 3n and the pMOS 3p. However, the integrated circuit elements formed on the semiconductor substrate 1 are not limited to HOSFETs or MISFETs (Metal-Insulator-Semiconductors), and may be variously changed. The bipolar transistors, diodes or resistors, or these integrated circuit devices may be the same The structure formed on a phase may be sufficient.
nMOS(3n)은 p웰PW의 상부에 서로 이간해서 형성된 1쌍의 반도체영역(3nd), 반도체기판(1)상에 형성된 게이트절연막(3ni) 및 그 위에 형성된 게이트전극(3ng)를 갖고 있다. 또한, nMOS(3n)의 채널영역은 p웰PW내에 있어서 1쌍의 반도체영역(3nd)의 사이에 형성된다.The nMOS 3n has a pair of semiconductor regions 3nd formed on top of the p well PW, a gate insulating film 3ni formed on the semiconductor substrate 1, and a gate electrode 3ng formed thereon. In addition, the channel region of the nMOS 3n is formed between the pair of semiconductor regions 3nd in the p well PW.
이 반도체영역(3nd)는 nMOS(3n)의 소오소/드레인영역을 형성하기 위한 영역이고, 예를 들면 n형불순물의 인 또는 As가 함유되어 있다. 또한, 반도체영역(3nd)를 채널영역측에 배치된 상대적으로 저농도의 반도체영역과 그의 외측에 배치된 상대적으로 고농도의 반도체영역을 갖는 구조로 해도 좋다.This semiconductor region 3nd is a region for forming a source / drain region of the nMOS 3n, and contains, for example, phosphorus or As of an n-type impurity. Further, the semiconductor region 3nd may have a structure having a relatively low concentration semiconductor region disposed on the channel region side and a relatively high concentration semiconductor region disposed outside thereof.
게이트절연막(3ni)는 예를 들면 산화실리콘으로 이루어진다. 그 위에 형성된 게이트전곡(3ng)는 예를 들면 저저항폴리실리콘의 단일체막으로 이루어진다. 단, 게이트전극(3ng)는 저저항폴리실리콘의 단일체막에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 저저항폴리실리콘의 단일체막상에 텅스텐실리사이드 등과 같은 실리사이드막을 형성하여 이루어지는 소위 폴리사이드구조로 해도 좋고, 또 예를 들면,저저항폴리실리콘의 단일체막상에 질화티탄 등과 같은 배리어금속막을 거쳐서 텅스텐 등과 같은 금속막을 형성하여 이루어지는 소위 폴리메탈구조로 해도 좋다.The gate insulating film 3ni is made of silicon oxide, for example. The gate curvature 3ng formed thereon is made of, for example, a monolithic film of low resistance polysilicon. However, the gate electrode 3ng is not limited to a monolayer of low-resistance polysilicon, but may be a so-called polyside structure formed by forming a silicide film such as tungsten silicide on a monolayer of low-resistance polysilicon, for example. For example, a so-called polymetal structure may be formed by forming a metal film such as tungsten through a barrier metal film such as titanium nitride on a single film of low resistance polysilicon.
한편, pMOS(3p)는 n웰NW의 상부에 서로 이간해서 형성된 1쌍의 반도체영역(3pd), 반도체기판(1)상에 형성된 게이트절연막(3pi) 및 그 위에 형성된 게이트전극(3pg)를 갖고 있다. 또한, pMOS(3p)의 채널영역은 n웰NW내에 있어서 1쌍의 반도체영역(3pd)의 사이에 형성된다.On the other hand, the pMOS 3p has a pair of semiconductor regions 3pd formed on top of the n well NW, a gate insulating film 3pi formed on the semiconductor substrate 1, and a gate electrode 3pg formed thereon. have. The channel region of the pMOS 3p is formed between the pair of semiconductor regions 3pd in the n well NW.
이 반도체영역(3pd)는 pMOS(3p)의 소오스/드레인영역을 형성하기 위한 영역이고, 예를 들면 p형불순물의 붕소가 함유되어 있다. 또한, 반도체영역(3pd)를 채널영역측에 배치된 상대적으로 저농도의 반도체영역과 그의 외측에 배치된 상대적으로 고농도의 반도체영역을 갖는 구조로 해도 좋다.This semiconductor region 3pd is a region for forming a source / drain region of the pMOS 3p, and contains, for example, boron of p-type impurity. Further, the semiconductor region 3pd may have a structure having a relatively low concentration semiconductor region disposed on the channel region side and a relatively high concentration semiconductor region disposed outside thereof.
게이트절연막(3pi)는 예를 들면 산화실리콘으로 이루어진다. 그 위에 형성된 게이트전극(3pg)는 예를 들면 저저항폴리실리콘의 단일체막으로 이루어진다. 단, 게이트전극(3pg)는 저저항폴리실리콘의 단일체막에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 저저항폴리실리콘의 단일체막상에 텅스텐실리사이드 등과 같은 실리사이드막을 형성하여 이루어지는 소위 폴리사이드구조로 해도 좋고, 또 예를 들면, 저저항폴리실리콘의 단일체막상에 질화티탄 등과 같은 배리어금속막을 거쳐서 텅스텐 등과 같은 금속막을 형성하여 이루어지는 소위 폴리메탈구조로 해도 좋다.The gate insulating film 3pi is made of silicon oxide, for example. The gate electrode 3pg formed thereon is made of, for example, a monolayer of low resistance polysilicon. However, the gate electrode 3pg is not limited to a monolithic film of low-resistance polysilicon, but may be a so-called polyside structure formed by forming a silicide film such as tungsten silicide on a monolithic film of low-resistance polysilicon. For example, a so-called polymetal structure may be formed by forming a metal film such as tungsten through a barrier metal film such as titanium nitride or the like on a monolayer film of low resistance polysilicon.
이와 같은 반도체기판(1)상에는 그 표면이 예를 들면 CMP법에 의해 평탄화된 예를 들면 산화실리콘으로 이루어지는 층간절연막(4a)가 형성되어 있고, 이것에 의해서 nMOS(3n) 및 pMOS(3P)가 피복되어 있다. 이 층간절연막(4a)의 상부에는 폭이나 길이가 다른 배선용홈(5a), (5b)가 형성되어 있다. 배선용홈(5a), (5b)의 깊이는 동일하고, 예를 들면 0.3∼1.0㎛정도, 바람직하게는 0.5㎛정도이다. 또, 배선용홈(5a)의 애스펙트비는 예를 들면 0.1∼1.0정도, 배선용도체막을 양호하게 매립하는 것을 고려하면 0.7보다 작은 쪽이 바람직하다. 배선용홈(5b)의 애스펙트비는 예를 들면 0.5∼2.5정도, 배선용도체막을 매립하는 것을 고려하면 1.5보다 작은 쪽이 바람직하다.On such a semiconductor substrate 1, an interlayer insulating film 4a made of, for example, silicon oxide whose surface is planarized by, for example, the CMP method, is formed, whereby nMOS 3n and pMOS 3P are formed. It is covered. Wiring grooves 5a and 5b having different widths or lengths are formed on the interlayer insulating film 4a. The depths of the wiring grooves 5a and 5b are the same, for example, about 0.3 to 1.0 m, preferably about 0.5 m. The aspect ratio of the wiring groove 5a is, for example, about 0.1 to 1.0, preferably smaller than 0.7 in consideration of satisfactory filling of the wiring conductor film. The aspect ratio of the wiring groove 5b is, for example, about 0.5 to 2.5, and is preferably smaller than 1.5 in consideration of embedding the wiring conductor film.
그 배선용홈(5a), (5b)내에는 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1층배선(6L)이 매립된 상태로 형성되어 있다. 이 제1층배선(6L)은 하부 및 측부의 상대적으로 얇은 도체막(6L1)과 그 얇은 도체막(6L1)에 둘러싸인 상대적으로 두꺼운 도체막(6L2)로 구성되어 있다.1 and 2, the first layer wiring 6L is embedded in the wiring grooves 5a and 5b. This first layer wiring 6L is composed of a relatively thin conductor film 6L 1 at the lower and side portions and a relatively thick conductor film 6L 2 surrounded by the thin conductor film 6L 1 .
얇은 도체막(6L1)은 제1층배선(6L)과 층간절연막(4a)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(6L2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐(W), 질화티탄(TiN), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 질화텅스텐(WN), 질화텅스텐실리사이드(WSiN), 질화티탄실리사이드(TiSiN), 질화탄탈(TaN) 또는 질화탄탈실리사이드(TaSiN) 등으로 이루어진다.The thin conductor film 6L 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the first layer wiring 6L and the interlayer insulating film 4a or a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film 6L 2 . For example, tungsten (W), titanium nitride (TiN), titanium (Ti), tantalum (Ta), tungsten nitride (WN), tungsten nitride silicide (WSiN), titanium silicide nitride (TiSiN), tantalum nitride (TaN) Or tantalum nitride (TaSiN) or the like.
여기서 얇은 도체막(6L1)을 텅스텐 등으로 구성한 경우에는 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 저하시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만 본 실시예 1에 있어서는 얇은 도체막(6L1)이 예를 들면 TiN으로 구성되어 있다.In the case where the thin conductor film 6L 1 is made of tungsten or the like, the wiring resistance can be lowered as compared with the case of being made of TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN, or TaSiN. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thin conductor film 6L 1 is made of TiN, for example.
또, 두꺼운 도체막(6L2)는 제1층배선(6L)의 본체를 구성하는 부재이고, 예를들면 알루미늄(Aℓ), Aℓ합금, 텅스텐, 텅스텐합금, 동(Cu) 또는 Cu합금 등과 같은 저저항의 재료로 이루어진다. Aℓ합금의 1예로서는 Aℓ로 이루어지는 도체막에 Si, Cu, Ge 등과 같은 원소중의 선택된 1종 또는 그 이상의 원소를 첨가한 것을 들수 있다. Cu합금의 1예로서는 Cu로 이루어지는 도체막에 마그네습(Mg), Si, Ti 등과 같은 원소중의 선택된 1종 또는 그 이상의 원소를 첨가한 것을 들 수 있다. 텅스텐합금의 1예로서는 텅스텐으로 이루어지는 도체막에 Si, N 등과 같은 원소중의 선택된 1종 또는 그 이상의 원소를 첨가한 것을 들 수 있다. 또한, 이하의 기재에 있어서, Aℓ합금, 텅스텐합금 및 Cu합금에 대해서는 기본적으로 상기한 것과 마찬가지로 한다. 이 두꺼운 도체막(6L2)를 Cu 또는 Cu합금으로 구성한 경우에는 Aℓ 또는 텅스텐으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 대폭으로 저하시킬 수 있고, 또한 두꺼운 도체막(6L2)를 Aℓ또는 Aℓ합금으로 구성한 경우에 비해 제1층배선(6L)의 전자이동(EM)내성을 향상시킬 수도 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 두꺼운 도체막(6L2)가 예를 들면 Cu로 구성되어 있다.The thick conductor film 6L 2 is a member constituting the main body of the first layer wiring 6L. For example, the thick conductor film 6L 2 is made of aluminum (Al), Al alloy, tungsten, tungsten alloy, copper (Cu) or Cu alloy. Made of low resistance material. One example of an A1 alloy is one in which a selected one or more elements selected from elements such as Si, Cu, Ge, and the like are added to a conductor film made of A1. As an example of Cu alloy, what added one or more selected from the elements, such as magnesium (Mg), Si, Ti, etc., was added to the conductor film which consists of Cu. One example of the tungsten alloy is one in which a selected one or more elements selected from elements such as Si and N are added to a conductor film made of tungsten. In addition, in the following description, about A1 alloy, tungsten alloy, and Cu alloy, it is basically the same as that mentioned above. When the thick conductor film 6L 2 is made of Cu or Cu alloy, the wiring resistance can be considerably lowered compared to the case of AL or tungsten, and the thick conductor film 6L 2 is made of AL or AL alloy. Compared with the case, the electron transfer (EM) resistance of the first layer wiring 6L can be improved. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thick conductor film 6L 2 is made of, for example, Cu.
단, 제1층배선(6L)의 구조는 도 1 및 도 2에 도시한 구조에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 도 3~도 5에 도시한 구조로 해도 좋다. 도 3은 얇은 도체막(6L1) 및 두꺼운 도체막(6L2)를 피복하도록 캡도체막((6L3)을 마련한 구조이다. 캡도체막(6L3)은 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다. 이 구조는 특히 두꺼운 도체막(6L2)를 Cu 또는 Cu합금으로 구성한 경우에 적용하는 것에 의해, Cu원자의 확산을 더욱 억제할 수 있으므로, 반도체집적회로장치의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있게 되어 있다. 또, 특히 한정되지 않지만, 상층의 배선재료와의 관계에서 그 배선재료와 두꺼운 도체막(6L2)를 직접 접촉시키면 비저항이 높은 합금 등이 형성되어 버리는 경우에도 적합하다. 또한, 캡도체막을 그 상면이 층간절연막(4a)의 상면과 대략 일치하도록 두꺼운 도체막(6L2)의 상면에만 마련하는 구조로 해도 좋다.However, the structure of the first layer wiring 6L is not limited to the structure shown in FIGS. 1 and 2, and can be variously changed. For example, the structure shown in FIGS. 3 to 5 may be used. Figure 3 is a thin conductive film (6L 1) and is provided with a thick conductive film (6L 2) the cap conductive film ((6L 3) so as to cover the structure. Cap conductive film (6L 3), for example, tungsten, TiN, Ti , Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN, TaSiN, etc. This structure can further suppress the diffusion of Cu atoms by applying especially when the thick conductor film 6L 2 is composed of Cu or Cu alloy. Therefore, the reliability of the semiconductor integrated circuit device can be further improved, and although not particularly limited, the direct contact between the wiring material and the thick conductor film 6L 2 in relation to the upper wiring material has a high specific resistance. It is also suitable for the case where an alloy is formed, etc. The cap conductor film may be provided only on the upper surface of the thick conductor film 6L 2 so that the upper surface thereof substantially coincides with the upper surface of the interlayer insulating film 4a.
도 4는 제1층배선(6L)을 두꺼운 도체막(6L2)만으로 구성한 구조이다. 즉, 얇은 도체막이 없는 구조이다. 도 5는 도 4의 구조에 있어서 두꺼운 도체막(6L2)의 상면에 캡도체막(6L3)을 마련한 구조이다. 이 구조는 특히 한정되지 않지만, 상층의 배선재료와의 관계에서 그 배선재료와 두꺼운 도체막(6L2)를 직접 접촉시키면 비저항이 높은 합금 등이 형성되어 버리는 경우에 적합하다.4 is a structure in which the first layer wiring 6L is composed of only the thick conductor film 6L 2 . That is, it is a structure without a thin conductor film. 5 is a structure in which the cap conductor film 6L 3 is provided on the upper surface of the thick conductor film 6L 2 in the structure of FIG. This structure is not particularly limited, if in direct contact to the wiring material and thick film conductor (6L 2) in relation to the upper layer of the wiring material is suitable for this, such as high specific resistance alloy ll is formed.
배선용홈(5a)내의 제1층배선(6L)은 접속용도체부(7C)를 통해서 nMOS(3n)의 반도체영역(3nd) 또는 pMOS(3p)의 반도체영역(3pd)와 전기적으로 접속되어 있다. 접속용도체부(7C)은 그 대부분이 배선용홈(5a)의 바닥면에서 반도체기판(1)의 상면을 향해서 층간절연막(4a)에 천공된 접속구멍(8a)내에 매립되어 있지만, 접속용도체부(7C)의 상부는 제1층배선(6L)의 상하면을 관통하도록 제1층배선(6L)중으로 돌출하고 있다. 접속구멍(8a)의 직경은 예를 들면 0.2~1.0㎛정도, 바람직하게는 예를 들면 0.4㎛정도이다. 또, 접속구멍(8a)의 애스펙트비는 예를 들면 2~6정도, 접속용도체부의 매립을 양호하게 실행하는 것을 고려하면 4정도보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 접속용도체부(7C)의 상면높이는 제1층배선(6L)의 상면높이와 대략 일치하고 있다.The first layer wiring 6L in the wiring groove 5a is electrically connected to the semiconductor region 3nd of the nMOS 3n or the semiconductor region 3pd of the pMOS 3p through the connection conductor portion 7C. Although the connecting conductor portion 7C is most embedded in the connecting hole 8a bored in the interlayer insulating film 4a from the bottom surface of the wiring groove 5a toward the upper surface of the semiconductor substrate 1, the connecting conductor portion ( The upper portion of 7C) protrudes into the first layer wiring 6L so as to penetrate the upper and lower surfaces of the first layer wiring 6L. The diameter of the connection hole 8a is about 0.2-1.0 micrometer, for example, Preferably it is about 0.4 micrometer. In addition, the aspect ratio of the connection hole 8a is preferably about 2 to 6 and smaller than about 4 in consideration of satisfactory embedding of the connection conductor portion. The height of the upper surface of the connection conductor portion 7C substantially coincides with the height of the upper surface of the first layer wiring 6L.
접속용도체부(7C)는 그 하부 및 측부의 상대적으로 얇은 도체막(7C1)과 얇은 도체막(7C1)에 둘러싸인 상대적으로 두꺼운 도체막(7C2)로 구성되어 있다. 얇은 도체막(7C1)은 접속용도체부(7C)와 층간절연막(4a)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(7C2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.The connection conductor portion 7C is composed of a relatively thin conductor film 7C 1 at the lower and side portions thereof and a relatively thick conductor film 7C 2 surrounded by the thin conductor film 7C 1 . The thin conductor film 7C 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the connection conductor portion 7C and the interlayer insulating film 4a and a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film 7C 2 , For example, it consists of tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN.
얇은 도체막(7C1)을 텅스텐 등으로 구성한 경우에는 TiN, Tl, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 저하시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 얇은 도체막(7C1)이 예를들면 텅스텐으로 구성되어 있다.In the case where the thin conductor film 7C 1 is made of tungsten or the like, the wiring resistance can be lowered as compared with the case of being made of TiN, Tl, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thin conductor film 7C 1 is made of, for example, tungsten.
또, 두꺼운 도체막(7C2)는 접속용도체부(7C)의 본체를 구성하는 부재이고, 예를 들면 Aℓ, Aℓ합금, 텅스텐 또는 텅스텐합금 등과 같은 저저항의 재료로 이루어진다. 두꺼운 도체막(7C2)의 구성재료에는 Cu 또는 Cu합금은 사용되고 있지 않다. 즉, 본 실시예 1에 있어서는 제1층배선(6L)의 매립도체막(6L2)의 구성재료에 는 Cu 또는 Cu합금 등을 사용해도 반도체기판(1)과 직접 접하는 접속용도체부(7C)의 구성재료에는 Cu 또는 Cu합금을 사용하고 있지 않다. 이것에 의해, 제1층배선(6L)의 배선저항을 저감하면서 또한 Cu원자가 반도체기판(1)측으로 확산하는 것에 기인하는 접속불량을 억제할 수 있게 되어 있다.The thick conductor film 7C 2 is a member constituting the main body of the connection conductor portion 7C, and is made of a low resistance material such as, for example, A1, Al alloy, tungsten or tungsten alloy. Cu or Cu alloy is not used for the constituent material of the thick conductor film 7C 2 . That is, in the first embodiment, the connection conductor portion 7C which is in direct contact with the semiconductor substrate 1 even if Cu or Cu alloy is used as the constituent material of the buried conductor film 6L 2 of the first layer wiring 6L. Cu or Cu alloy is not used for the constituent material of. As a result, it is possible to reduce the wiring resistance of the first layer wiring 6L and to suppress the connection failure caused by the diffusion of Cu atoms toward the semiconductor substrate 1 side.
두꺼운 도체막(7C2)를 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 구성한 경우에는 텅스텐 또는 텅스텐합금으로 구성한 경우에 비해 접속용도체부(7C)의 저항을 저하시킬 수 있게 된다. 또, 매립도체막(7C2)를 텅스텐 또는 텅스텐합금으로 구성한 경우에는 매립도체막(7C2)를 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 구성한 경우에 비해 접속용도체부(7C)의 EM내성 및 SM내성을 향상시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 두꺼운 도체막(7C2)가 예를 들면 텅스텐으로 구성되어 있다. 따라서, 본 실시예 1에 있어서는 제1층배선(6L)의 높이위치의 평면내에 다른 종류의 도체막(제1층배선(6L)형성용 Cu 등 및 접속용도체부(7C)의 텅스텐 등)이 존재하는 구조로 되어 있다. 또한, 접속용도체부도 배선의 일부를 구성하는 것이다.In the case where the thick conductor film 7C 2 is made of Al or Al alloy, the resistance of the connection conductor portion 7C can be lowered compared with the case of tungsten or tungsten alloy. In addition, when the buried conductor film 7C 2 is made of tungsten or tungsten alloy, the EM resistance and SM resistance of the connection conductor part 7C can be improved as compared with the case where the buried conductor film 7C 2 is made of Al or Al alloy. It becomes possible. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thick conductor film 7C 2 is made of, for example, tungsten. Therefore, in the first embodiment, different types of conductor films (such as Cu for forming the first layer wiring 6L and tungsten for the connecting conductor portion 7C) are formed in the plane of the height position of the first layer wiring 6L. It is a structure that exists. In addition, the connecting conductor portion also constitutes a part of the wiring.
또, 상기의 설명에서는 배선용홈(5a), (5b)내의 제1층배선(6L)이 동일 재료로 구성되어 있는 경우에 대해서 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 배선용홈(5b)에 매립하는 두꺼운 도체막(6L2) 및 얇은 도체막(6L1)의 구성재료를 배선용홈(5a)에 매립된 두꺼운 도체막(6L2) 및 얇은 도체막(6L1)의 구성재료와는 다른 종류의 도체재료로 해도 좋다. 이것은 예를 들면 폭이 넓은 배선용홈(5a) 및 폭이 좁은 배선용홈(5b)내에 Cu 등을 동시에 매립하고자 하면, 폭이 좁은 배선용홈(5b)를 충분히 매립할 수 없는 경우가 있으므로, 그 경우에는 폭이 넓은 배선용홈(5a)는 Cu로 매립하고, 폭이 좁은 배선용홈(5b)는 텅스텐 등을 CVD법 등에 의해 매립하도록 한 경우의 구조예이다. 또한, 이 경우의 형성방법에 대해서는 후술한다.In addition, although the above description demonstrated the case where the 1st layer wiring 6L in the wiring groove 5a, 5b is comprised from the same material, it is not limited to this. For example, a film thick conductor is embedded in the wiring grooves (5b) (6L 2) and the thick conductor embedding the material of the thin conductor film (6L 1) a wiring trench (5a) layer (6L 2) and a thin conductor film It may be a different type of conductive material as the constituent material of (1 6L). This is because, for example, when attempting to embed Cu or the like in the wide wiring groove 5a and the narrow wiring groove 5b at the same time, the narrow wiring groove 5b may not be sufficiently buried. The wide wiring groove 5a is embedded in Cu, and the narrow wiring groove 5b is a structural example in which tungsten or the like is embedded by CVD or the like. In addition, the formation method in this case is mentioned later.
층간절연막(4a)상에는 예를 들면 실리콘질화막(4b1)상에 실리콘질화막보다 두꺼운 막두께를 갖는 산화실리콘(4b2)가 형성된 층간절연막(4b)가 형성되어 있다. 실리콘질화막(4b1)은 두꺼운 도체막(6L2) 또는 매립도체막(7C2)를 Cu계의 도전재료로 구성한 경우에 Cu의 확산을 방지하는 배리어막으로서 기능한다. 또, 후술하는 접속구멍(8a)를 형성할 때 실리콘질화막(4b1)을 에칭스토퍼층으로서 사용해서 산화실리콘(4b2)를 에칭하고, 그 후 실리콘질화막(4b2)를 에칭해서 제거한다. 또한, 두꺼운 도체막(6L2) 또는 매립도전막(7C2)를 Cu계 이외의 도전재료로 구성하는 경우 실리콘질화막(4b1)은 없어도 좋다. 이 층간절연막(4b)의 상부에는 폭이 다른 배선용홈(5c), (5d)가 형성되어 있다. 배선용홈(5c), (5d)의 깊이는 동일하고, 예를 들면 0.3∼1.0㎛정도, 바람직하게는 0.6㎛정도이다. 또, 배선용홈(5c)의 에스펙트비는 예를 들면 0.1∼1.0정도, 배선용도체막을 양호하게 매립하는 것을 고려하면 0.7보다 작은 쪽이 바람직하다. 또, 배선용홈(5d)의 에스펙트비는 예를 들면 0.5∼2.5정도, 배선용도체막을 양호하게 매립하는 것을 고려하면 1.5보다 작은 쪽이 바람직하다. 산화실리콘막(4b2)는 예를 들면 CVD법에 의해 형성한 TEOS막 또는 SOG막으로 구성된다. 저유전율의 SOG(Spin On Glass)막을 사용하는 것에 의해 배선간의 용량을 저감할 수 있고 회로의 동작속도를 향상시킬 수 있다.On the interlayer insulating film 4a, for example, an interlayer insulating film 4b is formed on the silicon nitride film 4b 1 on which silicon oxide 4b 2 having a thicker film thickness than the silicon nitride film is formed. The silicon nitride film 4b 1 functions as a barrier film for preventing diffusion of Cu when the thick conductor film 6L 2 or the buried conductor film 7C 2 is made of a Cu-based conductive material. Further, in forming the connection hole (8a), which will be described later by using the silicon nitride layer (4b 1) as an etching stopper layer, and etching the silicon oxide layer (4b 2), and then it is removed by etching the silicon nitride layer (4b 2). In addition, when the thick conductor film 6L 2 or the buried conductive film 7C 2 is made of a conductive material other than Cu, the silicon nitride film 4b 1 may not be provided. Wiring grooves 5c and 5d having different widths are formed on the interlayer insulating film 4b. The depths of the wiring grooves 5c and 5d are the same, for example, about 0.3 to 1.0 mu m, preferably about 0.6 mu m. In addition, the aspect ratio of the wiring groove 5c is, for example, about 0.1 to 1.0, preferably smaller than 0.7 in consideration of satisfactory filling of the wiring conductor film. In addition, the aspect ratio of the wiring groove 5d is preferably about 0.5 to 2.5, and smaller than 1.5 in consideration of satisfactory filling of the wiring conductor film. The silicon oxide film 4b 2 is composed of, for example, a TEOS film or an SOG film formed by a CVD method. By using a low dielectric constant SOG (Spin On Glass) film, the capacitance between wirings can be reduced and the operation speed of the circuit can be improved.
그 배선용홈(5c), (5d)내에는 도 1 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제2층배선(9L)이 매립된 상태에서 형성되어 있다. 이 제2층배선(9L)은 하부 및 측부의 상대적으로 얇은 도체막(9L1)과 그 얇은 도체막(9L1)에 둘러싸인 상대적으로 두꺼운 도체막((9L2)로 구성되어 있다.In the wiring grooves 5c and 5d, as shown in Figs. 1 and 6, the second layer wiring 9L is formed in the embedded state. This second layer wiring 9L is composed of a relatively thin conductor film 9L 1 at the lower and side portions and a relatively thick conductor film 9L 2 surrounded by the thin conductor film 9L 1 .
얇은 도체막(9L1)은 제2층배선(9L)과 층간절연막(4b)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(9L2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어가능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.The thin conductor film 9L 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the second layer wiring 9L and the interlayer insulating film 4b or a barrier capable of suppressing diffusion of members of the thick conductor film 9L 2 . For example, tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN and the like.
얇걸은 도체막(9L1)을 텅스텐 등으로 구성한 경우에는 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 저하시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 얇은 도체막(9L1)이 예를 들면 TiN으로 구성되어 있다.In the case where the thin-walled conductor film 9L 1 is made of tungsten or the like, the wiring resistance can be lowered as compared with the case made of TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN, or TaSiN. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thin conductor film 9L 1 is made of TiN, for example.
또, 두꺼운 도체막(9L2)는 제2층배선(9L)의 본체를 구성하는 부재이고, 예를 들면 Aℓ , Aℓ합금, 텅스텐, 텅스텐합금, Cu 또는 Cu합금 등과 같은 저저항의 재료로 이루어진다. 이 두꺼운 도체막(9L2)를 Cu 또는 Cu합금으로 구성한 경우에는 Aℓ 또는 텅스텐으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 대폭으로 저하시킬 수 있게 된다. 또, 두꺼운 도체막(9L2)를 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 구성한 경우에 비해 제2층배선(9L)의 EM내성을 향상시킬 수도 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 두꺼운 도체막(9L2)가 예를 들면 Cu로 구성되어 있다.Further, the thick conductor film 9L 2 is a member constituting the main body of the second layer wiring 9L, and is made of a low resistance material such as, for example, A 1, A 1 alloy, tungsten, tungsten alloy, Cu, or Cu alloy. . When the thick conductor film 9L 2 is made of Cu or Cu alloy, the wiring resistance can be significantly reduced as compared with the case of Al or tungsten. Further, the EM resistance of the second layer wiring 9L can be improved as compared with the case where the thick conductor film 9L 2 is made of Al or Al alloy. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thick conductor film 9L 2 is made of, for example, Cu.
단, 제2층배선(9L)의 구조도 도 1 및 도 6에 도시한 구조에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 상기 제1층배선(6L)로 설명한 도 3∼도 5에 도시한 구조로 해도 좋다. 즉, 두꺼운 도체막(9L2) 및 얇은 도체막(9L1)의 상면에 캡도체막을 마련한 구조라도 좋다. 이 캡도체막은 예를 들면 텅스텐 등과 같은 저저항의 재료나 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등과 같은 배리어기능을 갖는 재료로 이루어진다. 이 구조는 특히, 두꺼운 도체막(9L2)를 Cu 또는 Cu합금으로 구성한 경우에 적용하는 것에 의해 Cu원자의 확산을 더욱 억제할 수 있으므로, 반도체집적회로장치의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있게 되어 있다. 또, 특히 한정되지 않지만, 상층의 배선재료와의 관계에서 그 배선재료와 두꺼운 도체막(9L2)를 직접 접촉시키면 비저항이 높은 합금 등이 형성되어 버리는 경우에 적합하다. 또한, 캡도체막을 그 상면이 층간절연막(4a)의 상면과 대략 일치하도록 두꺼운 도체막(6L2)의 상면에만 마련하는 구조로 해도 좋다.However, the structure of the second layer wiring 9L is not limited to the structure shown in FIGS. 1 and 6, but can be variously changed. For example, in FIGS. 3 to 5 described as the first layer wiring 6L. It is good also as a structure shown in figure. That is, any structure may be provided with a cap conductive film on the upper surface of the thick conductor film (9L 2) and a thin conductor film (9L 1). The cap conductor film is made of a low resistance material such as tungsten or the like or a material having a barrier function such as TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN. In particular, this structure can further suppress the diffusion of Cu atoms by applying the thick conductor film 9L 2 made of Cu or Cu alloy, thereby further improving the reliability of the semiconductor integrated circuit device. . Further, it not particularly limited, if in direct contact to the wiring material and thick film conductor (9L 2) in relation to the upper layer of the wiring material is suitable for this, such as high specific resistance alloy ll is formed. The cap conductor film may be provided only on the upper surface of the thick conductor film 6L 2 so that the upper surface thereof substantially coincides with the upper surface of the interlayer insulating film 4a.
다른 구조로서 제2층배선(9L)을 두꺼운 도체막(9L2)만으로 구성한 구조라도 좋다. 즉, 얇은 도체막이 없는 구조이다. 또, 다른 구조로서 그 얇은 도체막이 없는 구조에 있어서 두꺼운 도체막(9L2)의 상면에 캡도체막을 마련한 구조라도 좋다. 이 구조는 특히 한정되지 않지만, 상층의 배선재료와의 관계에서 그 배선재료와 두꺼운 도체막(9L2)를 직접 접촉시키면 고유저항값이 높은 합금 등이 형성되어 버리는 경우에 적합하다.As another structure, the structure in which the second layer wiring 9L is composed of only the thick conductor film 9L 2 may be used. That is, it is a structure without a thin conductor film. As another structure, in a structure without the thin conductor film, a structure in which a cap conductor film is provided on the upper surface of the thick conductor film 9L 2 may be used. This structure is not particularly limited, if in direct contact to the wiring material and thick film conductor (9L 2) in relation to the upper layer of the wiring material is suitable for if they are formed is such as alloys with high resistivity.
이 배선용홈(5c)내에 형성된 제2층배선(9L)은 접속용도체부(10C)를 통해서 제1층배선(6L)과 전기적으로 접속되어 있다. 접속용도체부(10C)는 그 대부분이 배선용홈(5c)의 바닥면에서 제1층배선(6L)의 상면을 향해서 층간절연막(4b)에 천공된 접속구멍(8b)내에 매립되어 있지만, 접속용도체부(10C)의 상부는 제2층배선(9L)의 상하면을 관통하도록 제2층배선(9L)중으로 돌출하고 있다. 접속구멍(8b)의 직경은 예를 들면 0.2~1.2㎛정도, 바람직하게는 예를 들면 0.4정도이다. 또, 접속구멍(8b)의 애스펙트비는 2~6정도, 접속용도체부의 매립을 양호하게 실행하는 것을 고려하면 4정도보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 접속용도체부(10C)의 상면높이는 제2층배선(9L)의 상면높이 즉 층간절연막(4b)의 상면높이와 대략 일치하고 있다.The second layer wiring 9L formed in the wiring groove 5c is electrically connected to the first layer wiring 6L through the connection conductor portion 10C. Although most of the connection conductor portion 10C is embedded in the connection hole 8b bored in the interlayer insulating film 4b toward the upper surface of the first layer wiring 6L from the bottom surface of the wiring groove 5c, the connection purpose is used. The upper portion of the body portion 10C protrudes into the second layer wiring 9L so as to penetrate the upper and lower surfaces of the second layer wiring 9L. The diameter of the connection hole 8b is, for example, about 0.2 to 1.2 mu m, preferably about 0.4, for example. In addition, the aspect ratio of the connection hole 8b is preferably about 2 to 6 and smaller than about 4 in consideration of satisfactory embedding of the connection conductor portion. The height of the upper surface of the connection conductor portion 10C substantially coincides with the height of the upper surface of the second layer wiring 9L, that is, the height of the upper surface of the interlayer insulating film 4b.
접속용도체부(10C)는 그 하부 및 측부의 상대적으로 얇은 도체막(10C1)과 얇은 도체막(10C1)에 둘러싸인 상대적으로 두꺼운 도체막(10C2)로 구성되어 있다. 얇은 도체막(10C1)은 접속용도체부(10C)와 층간절연막(4b)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(10C2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.Connection purposes body (10C) is composed of a lower portion and a relatively thin conductive film (10C 1) with a thin conductive film (10C 1) relatively thick conductive film (10C 2) surrounded by the side. The thin conductor film 10C 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the connecting conductor portion 10C and the interlayer insulating film 4b or a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film 10C 2 , For example, it consists of tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN.
얇은 도체막(10C1)을 텅스텐 등으로 구성한 경우에는 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 저하시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 얇은 도체막(10C1)이 예를 들면 텅스텐으로 구성되어 있다.In the case where the thin conductor film 10C 1 is made of tungsten or the like, the wiring resistance can be lowered as compared with the case made of TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN, or TaSiN. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thin conductor film 10C 1 is made of, for example, tungsten.
또, 두꺼운 도체막(10C2)는 접속용도체부(7C)의 본체를 구성하는 부재이고, 예를 들면 Aℓ , Aℓ합금, 텅스텐, 텅스텐합금, Cu 또는 Cu합금 등과 같은 저저항의 재료로 이루어진다. 두꺼운 도체막(10C2)를 예를 들면 Cu 또는 Cu합금으로 구성하는 것에 의해 Aℓ , Aℓ합금, 텅스텐 또는 텅스텐합금으로 구성한 경우에 비해 접속구멍용 도체부(10C)의 저항을 저하시킬 수 있고, 또한 접속용도체부(10C)의 EM내성을 향상시킬 수 있다. 두꺼운 도체막(10C2)를 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 구성한 경우에는 텅스텐 또는 텅스텐합금으로 구성한 경우에 비해 접속용 도체부(10C)의 저항을 저하시킬 수 있게 된다. 또, 매립도체막(10C2)를 텅스텐 또는 텅스텐합금으로 구성한 경우에는 매립도체막(10C2)를 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 구성한 경우에 비해 접속용도체부(10C)의 EM내성 및 SM내성을 향상시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 두꺼운 도체막(10C2)가 예를 들면 텅스텐으로 구성되어 있다.The thick conductor film 10C 2 is a member constituting the main body of the connection conductor portion 7C. The thick conductor film 10C 2 is made of a low-resistance material such as, for example, A 1, A 1 alloy, tungsten, tungsten alloy, Cu, or Cu alloy. By constructing the thick conductor film 10C 2 with , for example, Cu or Cu alloy, the resistance of the conductor portion 10C for the connection hole can be lowered as compared with the case where the thick conductor film 10C 2 is composed of Al, Al alloy, tungsten or tungsten alloy, In addition, the EM resistance of the connecting conductor portion 10C can be improved. In the case where the thick conductor film 10C 2 is made of Al or Al alloy, the resistance of the connecting conductor portion 10C can be lowered as compared with the case of tungsten or tungsten alloy. In addition, when the buried conductor film 10C 2 is made of tungsten or tungsten alloy, the EM resistance and SM resistance of the connection conductor part 10C can be improved compared to the case where the buried conductor film 10C 2 is made of Al or AL alloy. It becomes possible. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thick conductor film 10C 2 is made of, for example, tungsten.
또, 층간절연막(4b)에는 그 상면에서 제1층배선(6L)의 상면을 향해 천공되고 제1층배선(6L)의 일부가 노출하는 접속구멍(8c)가 천공되어 있고, 이 접속구멍(8c)에는 접속용도체부(10C)가 매립된 상태로 형성되어 있다. 이 접속구멍(8c)의 직경은 예를 들면 0.2∼1.2㎛정도, 바람직하게는 예를 들면 0.4㎛정도이다. 또, 접속구멍(8c)의 애스펙트비는 2∼6정도, 접속용도체부의 매립을 양호하게 실행하는 것을 고려하면 4정도보다 작은 것이 바람직하다. 이 접속용도체부(10C)는 구조는 상기한 것과 동일하지만, 도 1에서는 제2층배선(9L)과는 직접 접속되어 있지 않다. 단, 접속구멍(8c)에 매립하는 접속용도체부(10C)의 두꺼운 도체막(10C2) 및 얇은 도체막(10C1)의 구성재료를 접속구멍(8b)에 매립된 접속용도체부(10C)의 두꺼운 도체막(10C2) 및 얇은 도체막(10C1)의 구성재료와는 다른 종류의 도체재료로 구성해도 좋다.Further, in the interlayer insulating film 4b, a connection hole 8c which is punched from the upper surface toward the upper surface of the first layer wiring 6L and exposed by a part of the first layer wiring 6L is drilled. 8c) is formed with the connection conductor portion 10C embedded. The diameter of this connection hole 8c is about 0.2-1.2 micrometer, for example, Preferably it is about 0.4 micrometer. The aspect ratio of the connection hole 8c is preferably about 2 to 6 and smaller than about 4 in consideration of satisfactory embedding of the connection conductor portion. The connecting conductor portion 10C has the same structure as described above, but is not directly connected to the second layer wiring 9L in FIG. However, the constituent materials of the thick conductor film 10C2 of the connection conductor portion 10C embedded in the connection hole 8c and the thin conductor film 10C 1 are embedded in the connection conductor portion 10C embedded in the connection hole 8b. thick conductor film (10C 2) and the constituent material of the thin conductor film (10C 1) and may be composed of other kinds of conductive material.
또, 상기 설명에서는 배선용홈(5c), (5d)내의 제2층배선(9L)이 동일 재료로 구성되어 있는 경우에 대해서 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 배선용홈(5d)에 매립하는 두꺼운 도체막(9L2) 및 얇은 도체막(9L1)의 구성재료를 배선용홈(5c)에 매립된 두꺼운 도체막(9L2) 및 얇은 도체막(9L1)의 구성재료와는 다른 종류의 도체재료로 구성해도 좋다. 이것은 예를 들면 폭이 넓은 배선용홈(5c) 및 폭이 좁은 배선용홈(5d)내에 Cu 등을 동시에 매립하고자 하면, 폭이 좁은 배선용홈(5d)를 충분히 매립할 수 없는 경우가 있으므로, 그 경우에는 폭이 넓은 배선용홈(5c)는 Cu로 매립하고, 폭이 좁은 배선용홈(5d)는 텅스텐 등을 CVD법 등에 의해 매립하도록 한 경우의 구조예이다. 또한, 이 경우의 형성방법에 대해서는 후술한다.In the above description, the case where the second layer wiring 9L in the wiring grooves 5c and 5d is made of the same material has been described, but the present invention is not limited thereto. For thicker conductor film example embedded in the wiring grooves (5d) (9L 2) and the thick conductor embedding the material of the thin conductor film (9L 1) on the wiring groove (5c) the film (9L 2) and the thin conductor films ( and the material of the 9L 1) may be composed of other kinds of conductive material. This is because, for example, when attempting to embed Cu or the like in the wide wiring groove 5c and the narrow wiring groove 5d at the same time, the narrow wiring groove 5d may not be sufficiently buried. The wide wiring groove 5c is embedded in Cu, and the narrow wiring groove 5d is a structure example in which tungsten or the like is embedded by CVD or the like. In addition, the formation method in this case is mentioned later.
층간절연막(4b)상에는 예를 들면 층간절연막(4b)와 마찬가지로 질화실리콘막(4c1)과 산화실리콘막(4c2)로 구성된 층간절연막(4c)가 형성되어 있다. 이 층간절연막(4c)의 상부에는 폭이 다른 배선용홈(5e), (5f)가 형성되어 있다. 배선용홈(5e), (5f)의 깊이는 동일하고, 예를 들면 0.3∼1.04㎛정도, 바람직하게는 0.6㎛ 정도이다. 또, 배선용홈(5e)의 애스펙트비는 예를 들면 0.1∼1.0정도, 배선용도체막을 양호하게 매립하는 것을 고려하면 0.7보다 작은 쪽이 바람직하다. 또, 배선용홈(5f)의 애스펙트비는 예를 들면 0.5∼2.5정도, 배선용도체막을 양호하게 매립하는 것을 고려하면 1.5보다 작은 쪽이 바람직하다.On the interlayer insulating film 4b, like the interlayer insulating film 4b, for example, an interlayer insulating film 4c composed of a silicon nitride film 4c 1 and a silicon oxide film 4c 2 is formed. Wiring grooves 5e and 5f having different widths are formed on the interlayer insulating film 4c. The depths of the wiring grooves 5e and 5f are the same, and are, for example, about 0.3 to 1.04 µm, preferably about 0.6 µm. The aspect ratio of the wiring groove 5e is, for example, about 0.1 to 1.0, preferably smaller than 0.7 in consideration of satisfactory filling of the wiring conductor film. The aspect ratio of the wiring groove 5f is, for example, about 0.5 to 2.5, and preferably smaller than 1.5 in consideration of satisfactory filling of the wiring conductor film.
그 배선용홈(5e), (5f)내에는 도 1에 도시한 바와 같이, 제3층배선(11L)이 매립된 상태로 형성되어 있다. 이 제3층배선(11L)은 하부 및 측부의 상대적으로 얇은 도체막(11L1)과 그 얇은 도체막(11L1)에 둘러싸인 상대적으로 두꺼운 도체막(11L2)로 구성되어 있다.In the wiring grooves 5e and 5f, as shown in Fig. 1, the third layer wiring 11L is formed in a buried state. This third layer wiring 11L is composed of a relatively thin conductor film 11L 1 at the lower and side portions and a relatively thick conductor film 11L 2 surrounded by the thin conductor film 11L 1 .
얇은 도체막(11L1)은 제3층배선과(11L)과 층간절연막(4c)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(11L2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.The thin conductor film 11L 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the third layer wiring 11L and the interlayer insulating film 4c or a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film 11L 2 . For example, tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN.
얇은 도체막(11L1)을 텅스텐 등으로 구성한 경우에는 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 저하시킬 수 있게 된다. 또, 얇은 도체막(11L1)을 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 구성한 경우에는 특히 층간절연막(4c)와의 밀착성을 향상시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 얇은 도체막(11L1)이 예를 들면 TiN으로 구성되어 있다.When the thin conductor film 11L 1 is made of tungsten or the like, the wiring resistance can be lowered as compared with the case of the thin conductor film 11L 1 made of TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN, or TaSiN. In addition, when the thin conductor film 11L 1 is made of TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN, TaSiN, or the like, adhesion with the interlayer insulating film 4c can be particularly improved. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thin conductor film 11L 1 is made of TiN, for example.
또, 두꺼운 도체막(11L2)는 제3층배선(11L)의 본체를 구성하는 부재이고. 예를 들면 Aℓ , Aℓ합금, 텅스텐, 텅스텐합금, Cu 또는 Cu합금 등과 같은 저저항의 재료로 이루어진다. 이 두꺼운 도채막(11L2)를 Cu 또는 Cu합금으로 구성한 경우에는 Aℓ 또는 텅스텐으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 대폭으로 저하시킬 수 있게 된다. 또, 두꺼운 도체막(11L2)를 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 구성한 경우에 비해 제3층배선(11L)의 EM내성을 향상시킬 수도 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 두꺼운 도체막(11L2)가 예를 들면 Cu로 구성되어 있다.The thick conductor film 11L 2 is a member constituting the main body of the third layer wiring 11L. For example, it consists of low-resistance materials, such as A1, A1 alloy, tungsten, tungsten alloy, Cu or Cu alloy. When the thick plating film 11L 2 is made of Cu or Cu alloy, the wiring resistance can be significantly reduced as compared with the case of Al or tungsten. Further, the EM resistance of the third layer wiring 11L can be improved as compared with the case where the thick conductor film 11L 2 is made of Al or Al alloy. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thick conductor film 11L 2 is made of, for example, Cu.
단, 제3층배선(11L)의 구조도 도 1에 도시한 구조에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 상기 제1층배선(6L)로 설명한 도 3∼도 5에 도시한 구도로 해도 좋다. 즉, 두꺼운 도체막(11L2) 및 얇은 도체막(11L1)의 상면에 캡도체막을 마련한 구조라도 좋다. 이 캡도체막은 예를 들면 텅스텐 등과 같은 저저항의 재료나 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등과 같은 배리어기능을 갖는 재료로 이루이진다. 이 구조는 특히 두꺼운 도체막(11L2)를 Cu 또는 Cu합금으로 구성한 경우에 적용하는 것에 의해 Cu원자의 확산을 더욱 억제할 수 있으므로, 반도체집적회로장치의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있게 되어 있다. 또, 특히 한정되지 않지만, 상층의 배선재료와의 관계에서 그 배선재료와 두꺼운 도체막(11L2)를 직접 접촉시키면 비저항이 높은 합금 등이 형성되버리는 경우에 적합하다. 또한, 캡도체막을 그 상면이 층간절연막(4a)의 상면과 대략 일치하도록 두꺼운 도체막(11L2)의 상면에만 마련하는 구조로 해도 좋다.However, the structure of the third layer wiring 11L is not limited to the structure shown in FIG. 1 but can be variously changed. For example, the structure shown in FIGS. 3 to 5 described as the first layer wiring 6L. You may also That is, any structure may be provided with a cap conductive film on the upper surface of the thick conductor film (11L 2) and a thin conductor film (11L 1). The cap conductor film is made of a low resistance material such as tungsten or the like or a material having a barrier function such as TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN. This structure can further suppress the diffusion of Cu atoms by applying the thick conductor film 11L 2 made of Cu or Cu alloy to further improve the reliability of the semiconductor integrated circuit device. Further, although not particularly limited, it is suitable for the case when directly contact the wiring material and thick film conductor (11L 2) in relation to the material of the upper layer wiring discard the like high resistivity alloy formed. The cap conductor film may be provided only on the upper surface of the thick conductor film 11L 2 so that the upper surface thereof substantially coincides with the upper surface of the interlayer insulating film 4a.
다른 구조로서 제3층배선(11L)을 두꺼운 도체막(11L2)만으로 구성한 구조라도 좋다. 즉, 얇은 도체막이 없는 구조이다. 또 다른 구조로서 그 얇은 도체막이 없는 구조에 있어서 배선용홈(5a)의 상면에 캡도체막을 마련한 구조라도 좋다. 이 구조는 특히 한정되지 않지만, 상층의 배선재료와의 관계에서 그 배선재료와 두꺼운 도체막(11L2)를 직접 접촉시키면 비저항이 높은 합금 등이 형성되버리는 경우에 적합하다.It may be a structure configured by the third wiring layer (11L) of only the thick film conductor (11L 2) As another structure. That is, it is a structure without a thin conductor film. As another structure, in the structure without the thin conductor film, the structure in which the cap conductor film is provided in the upper surface of the wiring groove 5a may be sufficient. This structure is not particularly limited, but is suitable for direct contact when the wiring material and thick film conductor (11L 2) in relation to the material of the upper layer wiring discard the like high resistivity alloy formed.
이 배선용홈(5e), (5f)내에 형성된 제3층배선(11L)은 접속용도체부(12C)를 통해서 제2층배선(9L)과 전기적으로 접속되어 있다. 접속용도체부(12C)는 그 대부분이 배선용홈(5e), (5f)의 바닥면에서 제2층배선(9L)의 상면을 향해 층간절연막(4c)에 천공된 접속구멍(8d)내에 매립되어 있지만, 접속용도체부(12C)의 상부는 제3층배선(11L)의 상하면을 관통하도록 제3층배선(11L)중으로 돌출하고 있다. 접속구멍(8d)의 직경은 예를 들면 0.5~1.2㎛정도 바람직하게는 예를 들면 0.4㎛정도이다. 또, 접속구멍(8d)의 애스펙트비는 2~8정도 접속용도체부의 매립을 양호하게 실행하는 것을 고려하면 4정도보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 접속용도체부(12C)의 상면높이는 제3층배선(11L)의 상면높이 즉 층간절연막(4c)의 상면높이와 대략 일치하고 있다.The third layer wiring 11L formed in the wiring grooves 5e and 5f is electrically connected to the second layer wiring 9L through the connecting conductor portion 12C. Most of the connection conductor portion 12C is embedded in the connection hole 8d which is punched in the interlayer insulating film 4c toward the upper surface of the second layer wiring 9L from the bottom surfaces of the wiring grooves 5e and 5f. However, the upper portion of the connection conductor portion 12C protrudes into the third layer wiring 11L so as to pass through the upper and lower surfaces of the third layer wiring 11L. The diameter of the connection hole 8d is, for example, about 0.5 to 1.2 m, preferably about 0.4 m, for example. In addition, the aspect ratio of the connection hole 8d is preferably less than about 4 in consideration of satisfactorily embedding the connection conductor portion about 2 to 8 degrees. The height of the upper surface of the connecting conductor portion 12C substantially coincides with the height of the upper surface of the third layer wiring 11L, that is, the height of the upper surface of the interlayer insulating film 4c.
접속용도체부(12C)는 그 하부 및 측부의 상대적으로 얇은 도체막(12C1)과 얇은 도체막(12C1)예 둘러싸인 상대적으로 두꺼운 도체막(12C2)로 구성되어 있다. 얇은 도체막(12C1)은 접속용도체부(12C)와 층간절연막(4c)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(12C2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.The connecting conductor portion 12C is composed of a relatively thin conductor film 12C 1 and a relatively thick conductor film 12C 2 surrounded by a thin conductor film 12C 1 , for example. The thin conductor film 12C 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the connecting conductor portion 12C and the interlayer insulating film 4c and a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film 12C 2 , For example, it consists of tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN.
얇은 도체막(12C1)을 텅스텐 등으로 구성한 경우에는 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 저하시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 얇은 도체막(12C1)이 예를 들면 텅스텐으로 구성되어 있다.In the case where the thin conductor film 12C 1 is made of tungsten or the like, the wiring resistance can be lowered as compared with the case of being made of TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thin conductor film 12C 1 is made of, for example, tungsten.
또, 두꺼운 도체막(12C2)는 접속용도체부(12C)의 본체를 구성하는 부재이고, 예를 들면 Aℓ , Aℓ합금, 텅스텐, 텅스텐합금, Cu 또는 Cu합금 등과 같은 저저항의 재료로 이루어진다. 두꺼운 도체막(12C2)를 예를 들면 Cu 또는 Cu합금으로 구성하는 것에 의해 Aℓ , Aℓ합금, 텅스텐 또는 텅스텐합금으로 구성한 경우에 비해 접속구멍용도체부(12C)의 저항을 저하시킬 수 있고, 또한 접속용도체부(12C)의 EM내성을 향상시킬 수 있다. 두꺼운 도체막(12C2)를 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 구성한 경우에는 텅스텐 또는 텅스텐합금으로 구성한 경우에 비해 접속용도체부(12C)의 저항을 저하시킬 수 있게 된다. 또, 두꺼운 도체막(12C2)를 텅스텐 또는 텅스텐합금으로 구성한 경우에는 두꺼운 도체막(12C2)를 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 구성한 경우에 비해 접속용도체부(12C)의 EM내성 및 SM내성을 향상시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지는 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 두꺼운 도체막(12C2)가 예를 들면 텅스텐으로 구성되어 있다.The thick conductor film 12C 2 is a member constituting the main body of the connecting conductor portion 12C, and is made of a low resistance material such as, for example, A1, A1 alloy, tungsten, tungsten alloy, Cu or Cu alloy. By forming the thick conductor film 12C 2 with , for example, Cu or a Cu alloy, the resistance of the connection hole conductor portion 12C can be lowered as compared with the case where the thick conductor film 12C 2 is made of Al, Al alloy, tungsten or tungsten alloy. EM resistance of the connection conductor part 12C can be improved. In the case where the thick conductor film 12C 2 is made of Al or Al alloy, the resistance of the connecting conductor portion 12C can be lowered as compared with the case of tungsten or tungsten alloy. In addition, when the thick conductor film 12C 2 is made of tungsten or tungsten alloy, the EM resistance and SM resistance of the connecting conductor portion 12C can be improved as compared with the case where the thick conductor film 12C 2 is made of Al or Al alloy. It becomes possible. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thick conductor film 12C 2 is made of, for example, tungsten.
또, 층간절연막(4c)에는 그 상면에서 제2층배선(9L)의 상면을 향해 천공되고 제2층배선(9L)의 일부가 노출하는 접속구멍(8e)가 천공되어 있고, 이 접속구멍(8e)에는 접속용도체부(12C)가 매립된 상태로 형성되어 있다. 이 접속구멍(8e)의 직경은 예를 들면 0.2∼1.2㎛정도, 바람직하게는 예를 들면 0.5㎛정도이다. 또, 접속구멍(8e)의 애스펙트비는 2∼6정도, 접속용도체부의 매립을 양호하게 실행하는 것을 고려하면 4정도보다 작은 것이 바람직하다. 이 접속용도체부(12C)는 구조는 상기한 것과 동일하지만, 도 1에서는 제3배선층(11L)과는 직접 접속되어 있지 않다. 또, 이 접속용도체부(12C)는 하층의 접속구멍(8c)내에 형성된 접속용도체부(10C)과 접촉되고 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 본 실시예 1에 있어서는 매립배선구조를 갖는 배선층중에 접속용도체부(10C), (12C)끼리가 소정의 배선층을 관통한 상태에서 서로 전기적으로 접속되는 구조를 갖고 있다. 접속용도체부(12C)를 접속용도체부(10C)와 동일한 구성재료로 형성하는 것에 의해, 접속저항을 저하시킬 수 있다. 즉, 접속용도체부(10C), (12C) 사이를 다른 도체재료로 구성된 제2층째 배선(9L)을 거쳐서 접속한 경우에 비해 접촉저항 등을 저하시킬 수 있으므로, 접속저항을 저하시킬 수 있다.Further, in the interlayer insulating film 4c, a connection hole 8e is drilled from the upper surface toward the upper surface of the second layer wiring 9L, and a part of the second layer wiring 9L is exposed. 8e) is formed with the connection conductor portion 12C embedded. The diameter of this connection hole 8e is, for example, about 0.2 to 1.2 mu m, preferably about 0.5 mu m, for example. The aspect ratio of the connection hole 8e is preferably about 2 to 6 and smaller than about 4 in consideration of satisfactory embedding of the connection conductor portion. The connecting conductor portion 12C has the same structure as described above, but is not directly connected to the third wiring layer 11L in FIG. Moreover, this connection conductor part 12C is in contact with and electrically connected to 10 C of connection conductor parts formed in the connection hole 8c of the lower layer. That is, in the first embodiment, in the wiring layer having the buried wiring structure, the connecting conductor portions 10C and 12C are electrically connected to each other in a state where they pass through the predetermined wiring layer. By forming the connection conductor portion 12C from the same constituent material as the connection conductor portion 10C, the connection resistance can be reduced. In other words, the contact resistance and the like can be lowered as compared with the case where the connection conductor portions 10C and 12C are connected via the second layer wiring 9L made of different conductor material, so that the connection resistance can be reduced.
단, 접속구멍(8e)에 매립하는 접속용도체부(12C)의 두꺼운 도체막(12C2) 및 얇은 도체막(12C1)의 구성재료를 접속구멍(8e)에 매립된 접속용도체부(12C)의 두꺼운 도체막(12C2) 및 얇은 도체막(12C1)의 구성재료와는 다른 종류의 도체재료로 구성해도 좋다.However, the connection conductor portion 12C in which the constituent materials of the thick conductor film 12C 2 and the thin conductor film 12C 1 of the connection conductor portion 12C embedded in the connection hole 8e are embedded in the connection hole 8e. The thick conductor film 12C 2 and the thin conductor film 12C 1 may be made of a different kind of conductor material.
또, 도 1의 우측의 접속용도체부(10C), (12C)끼리의 접속구조를 도 7에 도시한 바와 같이, 제3층배선(11L)과 제1층배선(6L)을 층간절연막(4c), (4b)를 관통하는 접속구멍(8e1)내의 1개의 접속용도체(12C)를 통해서 직접 전기적으로 접속하는 구조로 해도 좋다. 이것에 의해, 접속저항을 저하시킬 수 있다.In addition, as shown in FIG. 7, the connection structure between the connecting conductor portions 10C and 12C on the right side of FIG. 1 is connected to the interlayer insulating film 4c by the third layer wiring 11L and the first layer wiring 6L. ), And may be electrically connected directly via one connection conductor 12C in the connection hole 8e 1 penetrating through (4b). Thereby, connection resistance can be reduced.
층간절연막(4c)상에는 예를 들면 층간절연막(4b)와 마찬가지로 질화실리콘막(4d1)과 산화실리콘막(4d2)로 구성된 층간절연막(4d)가 형성되어 있다. 이 층간절연막(4d)의 상면에는 제4층배선(13L)이 형성되어 있다. 제4층배선(13L), (13L)은 예를 들면 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 이루어지고, 층간절연막(4d)에 천공된 접속구멍(8f), (8f)를 통해서 각각 하층의 제3층배선(11L) 및 접속용도체부(12C)와 전기적으로 접속되어 있다.On the interlayer insulating film 4c, like the interlayer insulating film 4b, for example, an interlayer insulating film 4d composed of a silicon nitride film 4d 1 and a silicon oxide film 4d 2 is formed. A fourth layer wiring 13L is formed on the upper surface of this interlayer insulating film 4d. The fourth layer wirings 13L and 13L are made of, for example, Al or Al alloy, and the lower third layer wirings (8f, 8f), which are drilled in the interlayer insulating film 4d, respectively, 11L) and the connecting conductor portion 12C.
최상의 제4층배선(13L)의 구성재료로서, 예를 들면 Aℓ 또는 Aℓ합금 등을 사용한 것에 의해, 종래부터 있는 본딩와이어의 접속기술이나 범프전극의 형성기술을 그대로 답습할 수 있다. 즉, 최상의 배선층은 본딩외이어나 범프전극이 접속되지만, 최상의 배선재료를 종래부터 사용되고 있는 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 하는 것에 의해 본딩와이어나 범프전극의 접합상의 종래기술을 그대로 사용할 수 있게 된다. 이 때문에, 조립공정(와이어본딩공정이나 범프전극형성공정)의 기술적인 변경 등을 수반하지 않고, Cu계재료로 이루어지는 매립배선구조를 갖는 반도체집적회로장치를 조립라인에 도입할 수 있게 된다. 따라서, Cu계재료로 이루어지는 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치의 코스트저감을 추진할 수 있고, 제조, 개발시간의 단기화를 추진할 수 있게 된다.As the constituent material of the uppermost fourth layer wiring 13L, for example, A1 or A1 alloy can be used, whereby conventional bonding wire connection technology and bump electrode formation technology can be followed. In other words, although the bonding wire and the bump electrode are connected to the best wiring layer, the conventional wiring phase and the bonding electrode of the bump electrode can be used as it is by making the best wiring material A1 or A1 alloy conventionally used. For this reason, a semiconductor integrated circuit device having a buried wiring structure made of Cu-based material can be introduced into the assembly line without involving technical changes in the assembly process (wire bonding process or bump electrode forming process). Therefore, the cost reduction of the semiconductor integrated circuit device having the buried wiring made of Cu-based material can be promoted, and the production and development time can be shortened.
이 접속구멍(8f)의 직경은 예를 들면 0.2∼1.2㎛정도, 바람직하게는 예를 들면 0.5㎛정도이다. 또, 접속구멍(8f)의 애스펙트비는 2∼6정도, 접속용도체부의 매립을 양호하게 실행하는 것을 고려하면 4정보보다 작은 것이 바람직하다. 접속구멍(8f)에는 접속용도체부(14C)가 매립되어 있다. 접속용도체부(14C)는 그 하부 및 측부의 상대적으로 얇은 도체막(14C1)과 얇은 도체막(14C1)에 둘러싸인 상대적으로 두꺼운 도체막(14C2)로 구성되어 있다. 또한, 이 접속용도체(14C)는 제4층배선(13L)을 관통하고 있지는 않다.The diameter of the connection hole 8f is, for example, about 0.2 to 1.2 mu m, preferably about 0.5 mu m, for example. The aspect ratio of the connection hole 8f is preferably about 2 to 6 and smaller than 4 information in consideration of good embedding of the connection conductor portion. A connection conductor portion 14C is embedded in the connection hole 8f. The connecting conductor portion 14C is composed of a relatively thin conductor film 14C 1 at the lower and side portions thereof and a relatively thick conductor film 14C 2 surrounded by the thin conductor film 14C 1 . The connecting conductor 14C does not penetrate the fourth layer wiring 13L.
얇은 도체막(14C1)은 접속웅도체부(14C)와 층간절연막(4d)와의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(14C2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다. 얇은 도체막(14C1)을 텅스텐 등으로 구성한 경우에는 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 저하시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 얇은 도체막(14C1)이 예를 들면 텅스텐으로 구성되어 있다.The thin conductor film 14C 1 is made of a material having a function of improving adhesion between the connecting conductor portion 14C and the interlayer insulating film 4d and a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film 14C 2 , For example, it consists of tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN. In the case where the thin conductor film 14C 1 is made of tungsten or the like, the wiring resistance can be lowered as compared with the case of being made of TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thin conductor film 14C 1 is made of, for example, tungsten.
또, 두꺼운 도체막(14C2)는 접속용도체부(14C)의 본체를 구성하는 부재로서, 예를 들면 Aℓ 또는 Aℓ합금, 텅스텐, 텅스텐합금과 같은 저저항의 재료로 이루어진다. 두꺼운 도체막(14C2)를 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 구성한 경우에는 텅스텐 또는 텅스텐합금으로 구성한 경우에 비해 접속용도체부(14C)의 저항을 저하시킬 수 있게 된다. 또, 두꺼운 도체막(14C2)를 텅스텐 또는 텅스텐합금으로 구성한 경우에는 두꺼운 도체막(14C2)를 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 구성한 경우에 비해 접속용도체부(14C)의 EM내성 및 SM내성을 향상시킬 수 있게 된다. 또, 두꺼운 도체막(14C2)를 텅스텐 또는 텅스텐합금으로 구성한 경우에는 제3층배선(11L)을 구성하는 Cu와 제4층배선(13L)을 구성하는 Aℓ 또는 Aℓ합금을 두꺼운 배리어금속에 의해 격리할 수 있으므로, 양자의 반응에 의해 저항상승을 쉽게 방지할 수 있게 된다. 즉, 접속구멍(8)에 배리어기능을 갖는 재료를 매립하는 것에 의해 Cu계 재료로 구성되는 제3층배선과 Se계 재료로 구성되는 제4층배선(13L)은 거리를 격리할 수 있으므로, 양자의 반응에 의해 저감할 수 있다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 1에 있어서는 두꺼운 도체막(14C2)가 예를 들면 텅스텐으로 구성되어 있다.The thick conductor film 14C 2 is a member constituting the main body of the connecting conductor portion 14C, and is made of a low resistance material such as an Al or Al alloy, tungsten or tungsten alloy. In the case where the thick conductor film 14C 2 is made of Al or Al alloy, the resistance of the connecting conductor portion 14C can be lowered compared with the case of tungsten or tungsten alloy. In addition, when the thick conductor film 14C 2 is made of tungsten or tungsten alloy, the EM resistance and SM resistance of the connecting conductor portion 14C can be improved as compared with the case where the thick conductor film 14C 2 is made of Al or Al alloy. It becomes possible. In the case where the thick conductor film 14C 2 is formed of tungsten or tungsten alloy, the Cu constituting the third layer wiring 11L and the A ℓ or Aℓ alloy constituting the fourth layer wiring 13L are made of a thick barrier metal. Since it can isolate | separate, resistance rise can be prevented easily by reaction of both. That is, by embedding a material having a barrier function in the connection hole 8, the third layer wiring made of Cu-based material and the fourth layer wiring 13L made of Se-based material can isolate the distance. It can reduce by reaction of both. Although not particularly limited, in the first embodiment, the thick conductor film 14C 2 is made of, for example, tungsten.
층간절연막(4d)상에는 표면보호막(15)가 형성되어 있고, 이것에 의해서 제4층배선(13L)의 표면이 피복되어 있다 표면보호막(15)는 예를 들면 보호막(15a)상에 보호막(15b)가 적층되어 이루어진다 보호막(15a)는 예를 들면 SiO2로 이루어지고, 그 상층의 보호막(15b)는 예를 들면 질화실리콘으로 이루어진다. 표면 보호막(15)의 일부에는 제4층배선(13L)의 일부가 노출하는 개구부(16)이 형성되어 있다. 제4층배선(13L)에 있어서, 이 개구부(16)에서 노출하는 부분은 본딩패드부BP를 형성하고 있다. 즉, 이 본딩패드부BP에는 본딩와이어가 직접 접속되고, 이것을 통해서 반도체집적회로장치를 구성하는 패키지의 리이드가 전기적으로 접속되도록 되어 있다. 또한, 이 본딩패드부BP상에 하지금속층을 거처서 납-주석합금 또는 금 등으로 이루어지는 범프전극을 마련하는 구조로 해도 좋다. 또, 상술한 층간절연막(4a)∼(4d)는 예를 들면 SOG(Spin On Glass)법에 의해 형성된 도포막, 유기막, 불소를 첨가한 CVD막, 질화실리콘막 또는 그들을 적층하여 이루어지는 적층막 등이라도 좋다.A surface protective film 15 is formed on the interlayer insulating film 4d, whereby the surface of the fourth layer wiring 13L is covered. The surface protective film 15 is, for example, a protective film 15b on the protective film 15a. ) Is laminated, for example, the protective film 15a is made of SiO 2 , and the upper protective film 15b is made of, for example, silicon nitride. A portion of the surface protective film 15 is formed with an opening 16 through which a portion of the fourth layer wiring 13L is exposed. In the 4th layer wiring 13L, the part exposed by this opening part 16 forms the bonding pad part BP. In other words, the bonding wires are directly connected to the bonding pads BP, and the leads of the packages constituting the semiconductor integrated circuit device are electrically connected thereto. Further, a bump electrode made of lead-tin alloy, gold, or the like may be provided on the bonding pad portion BP via a base metal layer. The above-described interlayer insulating films 4a to 4d are, for example, coating films formed by SOG (Spin On Glass), organic films, CVD films containing fluorine, silicon nitride films or laminated films formed by laminating them. It may be a back.
다음에, 본 실시예 1의 반도체집적회로장치의 제조방법을 도 8∼도 18에 의해 설명한다.Next, the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
우선, 동일 재료로 이루어지는 매립배선의 형성방법을 도 8∼도 12에 의해서 설명한다. 또한, 여기서는 제1층배선(6L), 제2층배선(9L) 및 제3층배선(11L)의 구조는 동일하므로, 설명을 간단히 하기 위해 제1층배선(6L)을 대표예로 해서 매립배선의 형성방법을 설명한다.First, a method of forming a buried wiring made of the same material will be described with reference to FIGS. In addition, since the structures of the first layer wiring 6L, the second layer wiring 9L, and the third layer wiring 11L are the same here, the first layer wiring 6L is embedded as a representative example for the sake of simplicity. The formation method of wiring is demonstrated.
도 8은 제조공정중에 있어서의 반도체집적회로장치의 주요부 단면도이다. 반도체기판(1)상에 형성된 층간절연막(4a)에는 반도체기판(1)의 주면(반도체영역(3nd))가 노출하는 접속구멍(8a)가 포토리도그래피기술 및 드라이에칭기술에 의해 이미 천공되어 있다. 또한, 층간절연막(4a)는 예를 들면 실리콘산화막, SOG(Spin On Glass)법에 의해 형성된 산화실리콘막, 유기막, 불소를 첨가한 CVD막, 질화실리콘막 또는 그들을 적층하여 이루어지는 적층막 등으로 이루어진다. 층간절연막(4a)는 예를 들면 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 퇴적된 실리콘산화막을 CMP법 등에 의해 연마하는 것에 의해 그 표면이 평탄화되어 있다.8 is a sectional view of an essential part of a semiconductor integrated circuit device in a manufacturing process; In the interlayer insulating film 4a formed on the semiconductor substrate 1, connection holes 8a exposed by the main surface (semiconductor region 3nd) of the semiconductor substrate 1 are already drilled by photolithography and dry etching techniques. have. The interlayer insulating film 4a may be, for example, a silicon oxide film, a silicon oxide film formed by a SOG (Spin On Glass) method, an organic film, a CVD-added CVD film, a silicon nitride film, or a laminated film formed by laminating them. Is done. The surface of the interlayer insulating film 4a is flattened by, for example, polishing a silicon oxide film deposited by CVD (Chemical Vapor Deposition) method by CMP method or the like.
계속해서, 도 9에 도시한 바와 같이, 층간절연막(4a)의 상면, 접속구멍(8a)의 측면 및 바닥면에 예를 들면 텅스텐(W) 등으로 이루어지는 얇은 도체막(7C1)을 스퍼터링법 등에 의해 피착한다. 이 얇은 도체막(7C1)은 접속용도체부와 층간절연막(4a)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(7C2)의 형성시의 재료가스 등의 확산이나 두꺼운 도체막(7C2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 텅스텐에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등이라도 좋다.Subsequently, as shown in Fig. 9, for example, tungsten (W) sputtering a thin conductive film (7C 1) made of, such as on the top surface, side surfaces and bottom surface of the connection hole (8a) of the interlayer insulating film (4a) It deposits by etc. A thin conductive film (7C 1) is a diffusion or thick conductive film (7C 2), such as material gas in the form of a function or thick conductive film (7C 2) to improve the adhesion of the connecting purpose body and the interlayer insulating film (4a) It is made of a material having a barrier function for suppressing diffusion of members, and is not limited to tungsten, but can be variously changed. For example, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN, or TaSiN may be used.
그 후, 얇은 도체막(7C1)상에 예를 들면 텅스텐 등으로 이루어지는 두꺼운 도체막(7C2)를 CVD법 등에 의해서 피착한다. 이것에 의해, 미세한 접속구멍(8a)내에 도체막을 양호하게 충전할 수 있다. 이 두꺼운 도체막(7C2)는 텅스텐 등에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 Aℓ 또는 Aℓ합금 등과 같은 저저항의 재료라도 좋다. 또, 이 두꺼운 도체막(7C2)의 형성방법은 CVD법에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 도금법 또는 스퍼터법, CVD법 도금법을 조합한 것 등이라도 좋다.Thereafter, a thick conductor film 7C 2 made of, for example, tungsten or the like is deposited on the thin conductor film 7C 1 by the CVD method or the like. Thereby, the conductor film can be satisfactorily filled in the fine connection hole 8a. The thick conductor film 7C 2 is not limited to tungsten or the like and can be variously changed. For example, a low-resistance material such as Al or Al alloy may be used. In addition, the method of forming the thick film conductor (7C 2) is not limited to the CVD method, for example, it may be such that a combination of a plating method or a sputtering method, CVD method, plating method.
단, 제2층배선 및 제3층배선에 있어서는 접속용도체부(10C), (12C)(도 1 참조)의 두꺼운 도체막의 형성재료로서, 상기한 재료 이외에 Cu 또는 Cu합금을 사용해도 좋다. 이 경우의 Cu의 성막방법으로서는 예를 들면 CVD법 또는 도금법 등을 사용하면 좋다.In the second layer wiring and the third layer wiring, however, Cu or Cu alloy may be used as the material for forming the thick conductor film of the connecting conductor portions 10C and 12C (see Fig. 1). In this case, for example, a CVD method or a plating method may be used as the Cu film formation method.
다음에, 반도체기판(1)에 대해서 예를 들면 CMP(Chemical Mechanical Polishing)처리를 실시하는 것에 의해, 접속구멍(8a) 이외의 영역에 있어서의 층간절연막(4a)상의 두꺼운 도체막(7C2) 및 얇은 도체막(7C1)을 제거하는 것에 의해 도 10에 도시한 바와 같이 접속구멍(8a)내에 접속용도체부(7C)를 형성한다.Next, the semiconductor substrate 1 is subjected to, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process, so that the thick conductor film 7C 2 on the interlayer insulating film 4a in the region other than the connection hole 8a. By removing the thin conductor film 7C 1 , the connection conductor portion 7C is formed in the connection hole 8a as shown in FIG. 10.
계속해서, 도 11에 도시한 바와 같이, 층간절연막(4a)상에 배선용홈형성용 포토레지스트패턴(17a)를 형성한 후, 이것을 에칭마스크로 해서 그 포토레지스트패턴(17a)에서 노출하는 층간절연막(4a)부분을 제거하는 것에 의해 층간절연막(4a)의 상부에 배선용홈(5a) 및 배선용홈(5b)(도 1 참조)를 형성한다. 이 때, 배선용홈(5a)중에는 앞서 형성한 접속용도체부(7C)의 상부가 돌출되어 있다.Subsequently, as shown in FIG. 11, after forming the wiring groove forming photoresist pattern 17a on the interlayer insulating film 4a, using this as an etching mask, the interlayer insulating film exposed by the photoresist pattern 17a. By removing the portion (4a), the wiring groove 5a and the wiring groove 5b (see Fig. 1) are formed on the interlayer insulating film 4a. At this time, the upper part of the connection conductor part 7C previously formed in the wiring groove 5a protrudes.
그 후, 포토레지스트패턴(17a)를 제거한 후 도 12에 도시한 바와 같이, 배선용홈(5a)를 포함하는 층간절연막(4a)의 표면 및 접속용도체부(7C)의 노출표면에 예를 들면 TiN 등으로 이루어지는 얇은 도체막(6L1)을 스퍼터링법 등에 의해서 피착한다. 이 얇은 도체막(6L1)은 제1층배선과 층간절연막(4a)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, TiN에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 텅스텐,Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등이라도 좋다.Then, after removing the photoresist pattern 17a, as shown in FIG. 12, the surface of the interlayer insulating film 4a including the wiring groove 5a and the exposed surface of the connection conductor portion 7C, for example, TiN. A thin conductor film 6L 1 made of or the like is deposited by the sputtering method or the like. The thin conductor film 6L 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the first layer wiring and the interlayer insulating film 4a and a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film, and not limited to TiN. Various changes are possible, for example, tungsten, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN may be used.
다음에, 얇은 도체막(6L1)상에 예를 들면 Cu 등으로 이루어지는 두꺼운 도체막(6L2)를 CVD법, 스퍼터링법 또는 도금법 또는 그들의 조합 등에 의해서 피착한다. 이 Cu 등의 성막에 있어서는 가능한 한 오버행이 작고 스텝적용범위가 양호한 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 스퍼터링법에 있어서는 목표와 반도체웨이퍼 사이의 거리가 반도체웨이퍼의 반경 이상 떨어져 있는 스퍼터링장치가 적합하다. 이 두꺼운 도체막(6L2)는 Cu에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 Cu합금, Aℓ, Aℓ합금, 텅스텐 또는 텅스텐합금이라도 좋다.Next, a thick conductor film 6L 2 made of, for example, Cu or the like is deposited on the thin conductor film 6L 1 by the CVD method, the sputtering method, the plating method, or a combination thereof. In the film formation of Cu or the like, it is preferable to adopt a method with a small overhang and a good step coverage. For example, in the sputtering method, a sputtering apparatus in which the distance between the target and the semiconductor wafer is more than the radius of the semiconductor wafer is suitable. The thick conductor film 6L 2 is not limited to Cu and can be variously modified. For example, a Cu alloy, an Al alloy, an Al alloy, tungsten or a tungsten alloy may be used.
상기한 배선용도체막을 스퍼터링법에 의해 성막한 경우에는 특히 계속해서 반도체기판(1)에 대해 열처리를 실시하는 것에 의해, 두꺼운 도체막(6L2)의 구성원자(예를 들면 Cu)를 유동시켜서 배선용홈(5a)내에 그 구성원자를 충분히 공급하여 매립한다. 이 때, 열처리분위기를 불활성가스분위기, 산화성가스분위기 또는 환원가스분위기중의 어느 하나 또는 그 2개 이상을 조합한 분위기로 한다. 또, 이 열처리를 Cu의 스퍼터링의 도중에 실시하는 소위 리플로스퍼터링법을 채용해도 좋다. 이들에 의해 Cu배선의 EM특성을 향상시킬 수 있다.In the case where the above-mentioned wiring conductor film is formed by sputtering, in particular, the semiconductor substrate 1 is subsequently subjected to a heat treatment, whereby a member (for example, Cu) of the thick conductor film 6L 2 is made to flow. The member 5 is sufficiently supplied with the member 5 in the groove 5a. At this time, the heat treatment atmosphere is an atmosphere in which any one or two or more of an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere is combined. Moreover, you may employ | adopt what is called the reflow sputtering method which performs this heat processing in the middle of sputtering of Cu. By these, the EM characteristic of Cu wiring can be improved.
그 후, 반도체기판(1)에 대해서 CMP처리를 실시하는 것에 의해 배선용홈(5a), (5b)(도 1 참조) 이외의 영역에 있어서의 층간절연막(4a)상의 두꺼운 도체막(6L2) 및 얇은 도체막(6L1)을 제거하는 것에 의해, 도 2 등에 도시한 제1층배선(6L)을 형성한다.After that, the CMP process is performed on the semiconductor substrate 1 to form a thick conductor film 6L 2 on the interlayer insulating film 4a in regions other than the wiring grooves 5a and 5b (see FIG. 1). And the thin conductor film 6L 1 is removed to form the first layer wiring 6L shown in FIG. 2 and the like.
이 CMP처리후 또는 처리전에 반도체기판(1)에 대해서 열처리를 실시해도 좋다. 이 때, 열처리분위기를 불활성가스분위기, 산화성가스분위기 또는 환원가스분위기중의 어느 하나 또는 그 2개 이상을 조합한 분위기로 한다. 이 CMP처리후의 열처리공정에서는 두꺼운 도체막(6L2)의 Cu의 입자성장을 촉진시켜서 EM내성을 향상시킴과 동시에, CMP처리시에 얇은 도체막(6L1) 및 두꺼운 도체막(6L2)의 표면에 발생한 손상이나 산화막을 없애 그 표면을 매끄럽게 한다. 동시에 절연막(4a)의 표면오염을 제거 저감한다. 이것에 의해 배선의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.The semiconductor substrate 1 may be heat-treated after this CMP treatment or before the treatment. At this time, the heat treatment atmosphere is an atmosphere in which any one or two or more of an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere is combined. In the heat treatment step after the CMP treatment, the Cu particles of the thick conductor film 6L 2 are promoted to improve EM resistance, and at the same time, the thin conductor film 6L 1 and the thick conductor film 6L 2 are subjected to CMP treatment. The surface is smoothed by removing any damage or oxide film on the surface. At the same time, surface contamination of the insulating film 4a is eliminated and reduced. As a result, the reliability of the wiring can be improved.
다음에, 동일한 매립배선층에 재료가 다른 도체재료로 이루어지는 매립배선을 형성하는 방법을 도 13~도 18에 의해 설명한다. 이것은 상기한 동일 배선층내에 재료가 다른 도체재료로 이루어지는 배선이 존재하는 경우의 형성방법예에 해당한다. 또한, 본 실시예 1에 있어서는 배선용홈(5a), (5b)내에 재료가 다른 도체재료로 이루어지는 제1층배선(6L)을 형성하는 경우를 대표예로서 설명한다.Next, a method of forming a buried wiring made of conductor materials having different materials in the same buried wiring layer will be described with reference to FIGS. 13 to 18. This corresponds to the example of the formation method in the case where the wiring which consists of conductor materials from which material differs exists in the same wiring layer mentioned above. In addition, in Example 1, the case where the 1st layer wiring 6L which consists of conductor materials from which material differs in the wiring groove 5a, 5b is formed as a representative example.
도 13은 반도체집적회로장치의 제조공정중의 층간절연막(4a)의 주요부사시도이다. 층간절연막(4a)의 상부에는 배선용홈(5a)가 포토리도그래피기술 및 드라이에칭기술에 의해서 형성되어 있다.13 is a principal perspective view of the interlayer insulating film 4a during the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device. On the upper portion of the interlayer insulating film 4a, a wiring groove 5a is formed by a photolithography technique and a dry etching technique.
계속해서, 도 14에 도시한 바와 같이, 배선용홈(5a)를 포함하는 층간절연막(4a)의 표면에 예를 들면 TiN 등으로 이루어지는 얇은 도체막(6L1)을 스퍼터링법 등에 의해서 피착한다. 이 얇은 도체막(6L1)은 제1층배선과 층간절연막(4a)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, TiN에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 텅스텐, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등이라도 좋다.Subsequently, as shown in Fig. 14, for example on the surface of the interlayer insulating film (4a) comprising a wiring trench (5a) is deposited by a thin film conductor (6L 1) consisting of TiN, such as a sputtering method. The thin conductor film 6L 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the first layer wiring and the interlayer insulating film 4a and a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film, and not limited to TiN. Various changes are possible, for example, tungsten, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN may be used.
그 후, 얇은 도체막(6L1)상에 예를 들면 Cu 등으로 이루어지는 두꺼운 도체막(6L2)를 CVD법, 스퍼터링법 또는 도금법 등에 의해서 피착한다. 이 Cu 등의 성막에 있어서는 가능한 한 오버행이 적고 스텝적용범위가 양호한 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 스퍼터링법에 있어서는 목표와 반도체웨이퍼 사이의 거리가 반도체웨이퍼의 반경 이상 떨어져 있는 스퍼터링장치가 적합하다. 이 두꺼운 도체막(6L2)는 Cu에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 Cu합금, Aℓ, Aℓ합금, 텅스텐 또는 텅스텐합금이라도 좋다.Thereafter, a thick conductor film 6L 2 made of, for example, Cu or the like is deposited on the thin conductor film 6L 1 by a CVD method, a sputtering method, a plating method, or the like. In the film formation of Cu or the like, it is preferable to adopt a method with as few overhangs as possible and having a good step coverage. For example, in the sputtering method, a sputtering apparatus in which the distance between the target and the semiconductor wafer is more than the radius of the semiconductor wafer is suitable. The thick conductor film 6L 2 is not limited to Cu and can be variously modified. For example, a Cu alloy, an Al alloy, an Al alloy, tungsten or a tungsten alloy may be used.
상기한 배선용도체막을 스퍼터링법에 의해 성막한 경우에는 특히 계속해서 반도체기판(1)에 대해 열처리를 실시하는 것에 의해, 두꺼운 도체막의 구성원자(예를 들면 Cu)를 유동시켜 배선용홈(5a)내에 그 구성원자를 충분히 공급하여 매립한다. 이 때, 열처리분위기를 불활성가스분위기, 산화성가스분위기 또는 환원가스분위기중의 어느 하나 또는 그 2개 이상을 조합한 분위기로 한다. 또, 이 열처리를 Cu의 스퍼터링 도중엔 실시하는 소위 리플로스퍼터링법을 채용해도 좋다. 이것에 의해, Cu배선의 EM특성을 향상시킬 수 있게 된다.In the case where the above-mentioned wiring conductor film is formed by sputtering, in particular, the semiconductor substrate 1 is subsequently subjected to heat treatment, whereby a member (for example, Cu) of the thick conductor film is flowed into the wiring groove 5a. Sufficiently supply the members and bury them. At this time, the heat treatment atmosphere is an atmosphere in which any one or two or more of an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere is combined. Moreover, you may employ | adopt what is called the reflow sputtering method which performs this heat processing in the middle of sputtering of Cu. As a result, the EM characteristics of the Cu wiring can be improved.
계속해서, 반도체기판(1)에 대해서 CMP처리를 실시하는 것에 의해, 배선용홈(5a)이외의 영역에 있어서의 층간절연막(4a)상의 두꺼운 도체막(6L2) 및 얇은 도체막(6L1)을 제거하는 것에 의해 도 15에 도시한 바와 같이, 배선용홈(5a)내에 제1층배선(6L)을 형성 한다.Subsequently, the CMP process is performed on the semiconductor substrate 1, so that the thick conductor film 6L 2 and the thin conductor film 6L 1 on the interlayer insulating film 4a in the region other than the wiring groove 5a. As shown in Fig. 15, the first layer wiring 6L is formed in the wiring groove 5a.
이 CMP처리후 또는 처리전에 반도체기판(1)에 대해서 열처리를 실시해도 좋다. 이 때, 열처리분위기를 불활성가스분위기, 산화성가스분위기 또는 환원가스분위기중의 어느 하나 또는 이 2개 이상을 조합한 분위기로 한다. 이 CMP처리후의 열처리공정에서는 두꺼운 도체막(6L2)의 Cu의 입자성장을 촉진시켜서 EM내성을 향상시킴과 동시에, CMP처리시에 얇은 도체막(6L1) 및 두꺼운 도체막(6L2)의 표면에 발생한 손상이나 산화막을 없애 그 표면을 매끄럽게 한다. 동시에 절연막(4a)의 표면오염을 제거 저감한다. 이것에 의해 배선의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.The semiconductor substrate 1 may be heat-treated after this CMP treatment or before the treatment. At this time, the heat treatment atmosphere is one of an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere, or a combination of two or more thereof. In the heat treatment step after the CMP treatment, the Cu particles of the thick conductor film 6L 2 are promoted to improve EM resistance, and at the same time, the thin conductor film 6L 1 and the thick conductor film 6L 2 are subjected to CMP treatment. The surface is smoothed by removing any damage or oxide film on the surface. At the same time, surface contamination of the insulating film 4a is eliminated and reduced. As a result, the reliability of the wiring can be improved.
그 후, 도 16에 도시한 바와 같이, 층간절연막(4a)의 상부에 배선용홈(5a)보다 폭이 좁거나 또는 길이가 짧은 배선용홈(5b)를 포토리도그래피기술 및 드라이에칭기술에 의해 형성한다. 이 때, 배선용홈(5b)의 깊이는 배선용홈(5a)와 동일해도 좋지만, 배선용홈(5a)의 깊이와는 다른 깊이로 설정해도 좋다. 예를 들면 도 17에 도시한 바와 같이 배선용홈(5b)의 깊이를 배선용홈(5a)의 깊이보다 깊게 해도 좋다. 이 경우, 배선용홈(5b)는 폭은 좁지만 깊으므로 배선용홈(5b)내에 매립되는 도체막의 배선저항을 저하시킬 수 있게 된다. 또는 배선용홈(5b)를 깊게 해서 하층배선층 또는 반도체기판에 도달시켜 접속용으로 사용할 수 있도 있다.Then, as shown in FIG. 16, a wiring groove 5b that is narrower or shorter in length than the wiring groove 5a is formed in the upper portion of the interlayer insulating film 4a by photolithography and dry etching techniques. do. At this time, the depth of the wiring groove 5b may be the same as the wiring groove 5a, but may be set to a depth different from the depth of the wiring groove 5a. For example, as shown in FIG. 17, the depth of the wiring groove 5b may be made deeper than the depth of the wiring groove 5a. In this case, since the wiring groove 5b is narrow but deep, the wiring resistance of the conductor film embedded in the wiring groove 5b can be reduced. Alternatively, the wiring groove 5b may be deepened to reach the lower wiring layer or the semiconductor substrate and used for connection.
다음에, 상기한 것과 마찬가지로 배선용홈(5a)내의 제1층배선(6L)의 상면 및 배선용홈(5b)를 포함하는 층간절연막(4a)의 표면에 예를 들면 텅스텐 등으로 이루어지는 얇은 도체막을 스퍼터링법 등에 의해서 피착한다. 이 얇은 도체막은 제1층배선과 층간절연막(4a)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 텅스텐에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등이라도 좋다.Next, sputtering a thin conductor film made of, for example, tungsten or the like on the surface of the interlayer insulating film 4a including the upper surface of the first layer wiring 6L and the wiring groove 5b in the wiring groove 5a as described above. We are deposited by law. The thin conductor film is made of a material having a function of improving adhesion between the first layer wiring and the interlayer insulating film 4a and a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film, and not limited to tungsten, and can be variously modified. For example, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN may be used.
계속해서, 그 얇은 도체막상에 예를 들면 텅스텐 등으로 이루어지는 두꺼운 도체막을 CVD법 등에 의해서 피착한다. 이 텅스텐 등의 성막에 있어서는 가능한 한 오버행이 작고 스텝적용범위가 양호한 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 폭이 좁은 배선용홈(5b)에서도 또 도 17에 도시한 바와 같이 배선용홈(5a)보다 깊은 배선용홈(5b)에서도 그 내부에 배선용도체를 양호하게 충전할 수 있게 된다. 이 두꺼운 도체막은 텅스텐에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며 예를 들면 텅스텐합금, Aℓ 또는 Aℓ합금이라도 좋다.Subsequently, a thick conductor film made of, for example, tungsten or the like is deposited on the thin conductor film by CVD or the like. In the film formation of tungsten or the like, it is preferable to adopt a method with a small overhang and a good step coverage. As a result, even in the narrow wiring groove 5b and as shown in FIG. 17, the wiring conductor can be satisfactorily filled in the wiring groove 5b deeper than the wiring groove 5a. This thick conductor film is not limited to tungsten, but can be variously modified. For example, a tungsten alloy, an Al or Al alloy may be used.
다음에, 반도체기판(1)에 대해서 CMP처리를 실시하는 것에 의해, 배선용홈(5b) 이외의 영역에 있어서의 두꺼운 도체막 및 얇은 도체막을 제거하는 것에 의해, 도 18에 도시한 바와 같이 배선용홈(5a)보다 폭이 좁은 배선용홈(5b)내에 배선용홈(5a)내의 얇은 도체막(6L1) 및 두꺼운 도체막(6L2)는 재료가 다른 도체재료로 이루어지는 얇은 도체막(6L1) 및 두꺼운 도체막(6L2)로 이루어지는 제1층배선(6L)을 형성한다.Next, the CMP process is performed on the semiconductor substrate 1 to remove the thick conductor film and the thin conductor film in the region other than the wiring groove 5b. As shown in FIG. The thin conductor film 6L 1 and the thick conductor film 6L 2 in the wiring groove 5a in the wiring groove 5b narrower in width than the 5a are made of a thin conductor film 6L 1 made of a conductor material of different materials and A first layer wiring 6L made of a thick conductor film 6L 2 is formed.
이와 같이, 본 실시예 1에 의하면 이하의 효과를 얻을 수 있게 된다.Thus, according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
[1]. 미세한 접속구멍(8a)∼(8f)내에 CVD법 등을 사용해서 도체막을 충전한 후에 접속구멍(8a)∼(8f)보다 평면치수가 큰 배선용홈(5a)∼(5f)를 형성하고, 그 배선용홈(5a)∼(5f)내에 도체막을 충전하는 것에 의해 매립구조의 제1층배선(6L), 접속용도체부(7C), 제2층배선(9L), 접속용도체부(10C), 제3층배선(11L) 및 접속용도체부(12C)를 형성한 것에 의해, 배선용홈(5a)∼(5f) 및 그것보다 미세한 접속구멍(8a)∼(8f)의 양쪽에 도체막을 양호하게 매립할 수 있게 된다.[One]. After filling the conductor film in the fine connection holes 8a to 8f by using the CVD method or the like, the wiring grooves 5a to 5f having a larger plane dimension than the connection holes 8a to 8f are formed. By filling the conductor film in the wiring grooves 5a to 5f, the first layer wiring 6L, the connection conductor portion 7C, the second layer wiring 9L, the connection conductor portion 10C, and the first structure of the buried structure By forming the three-layer wiring 11L and the connection conductor portion 12C, the conductor film can be satisfactorily embedded in both the wiring grooves 5a to 5f and the finer connection holes 8a to 8f. It becomes possible.
[2]. 동일 배선층에 치수가 다른 배선용홈 등을 갖는 경우에는 미세한 배선용홈 등과 그것보다 큰 배선용홈 등으로 매립이 용이한 방법을 선택해서 도체막을 매립하는 것에 의해, 쌍방의 배선용홈내에 도체막을 양호하게 매립할 수 있게 된다.[2]. In the case of having wiring grooves having different dimensions in the same wiring layer, the conductive film is buried in both wiring grooves by selecting a method which is easy to embed into fine wiring grooves or larger wiring grooves. It becomes possible.
[3]. 상기[1] 또는 [2]에 의해, 배선층간의 접속상의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. 따라서, 반도체집적회로장치의 제조효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.[3]. [1] or [2] can improve the reliability of the connection between the wiring layers. Therefore, the manufacturing efficiency and reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.
[4]. 상기[1] 또는 [2]에 의해, 매립배선의 미세화를 추진할 수 있게 된다. 따라서, 반도체집적회로장치의 소형화 또는 고집적화를 추진할 수 있게 된다.[4]. [1] or [2] enables the miniaturization of the buried wiring to be promoted. Therefore, it is possible to promote miniaturization or high integration of the semiconductor integrated circuit device.
[5]. 상기[1] 또는 [2]에 의해, 어려운 기술을 채용하지 않고 배선용홈(5a)∼(5f) 및 접속구멍(8a)∼(8f)에 도체막을 양호하게 매립할 수 있게 된다.[5]. [1] or [2] above allows the conductor film to be well embedded in the wiring grooves 5a to 5f and the connection holes 8a to 8f without employing a difficult technique.
[6]. 상기[1] 또는 [2]에 의해 매립배선재료로서 Cu 또는 Cu합금 등을 사용한 경우라도 그 매립상태를 양호하게 할 수 있게 된다.[6]. [1] or [2] above makes it possible to improve the embedded state even when Cu, Cu alloy, or the like is used as the embedding wiring material.
[7]. 반도체기판(1)과 직접 접촉하는 접속용도체부(7C)는 텅스텐계(텅스텐 또는 텅스텐합금)의 도체재료로 구성하고, 또한 접속용도체부(7C)와 접속되는 제1층배선(6L)은 저저항의 Cu계의 도체재료로 구성하는 것에 의해 접속구멍(8a)내로의 도체막의 매립상태를 양호하게 유지하면서 Cu원자의 반도체기판(1)측으로의 확산을 방지하고 그 확산현상에 기인하는 접속불량을 회피하고, 또한 제1층배선(6L)의 배선저항을 저감해서 신호의 전파속도를 향상시킬 수 있게 된다.[7]. The connection conductor portion 7C in direct contact with the semiconductor substrate 1 is made of a tungsten-based (tungsten or tungsten alloy) conductor material, and the first layer wiring 6L connected to the connection conductor portion 7C is low. Consisting of the Cu-based conductor material of resistance prevents the diffusion of Cu atoms to the semiconductor substrate 1 side while maintaining the state of embedding of the conductor film in the connection hole 8a well, resulting in poor connection due to the diffusion phenomenon. In addition, it is possible to reduce the wiring resistance of the first layer wiring 6L and improve the signal propagation speed.
[8]. 최상의 제4층배선(13L)을 Aℓ계(Aℓ 또는 Aℓ합금)의 도체재료로 구성한 것에 의해, 종래의 와이어본딩기술이나 범프전극의 형성기술 등의 조립기술을 그 대로 답습할 수 있다. 따라서, Cu계의 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치를 용이하게 조립공정에 도입할 수 있게 된다.[8]. By constructing the uppermost 4th layer wiring 13L from the conductor material of AL system (Al or AL alloy), assembly techniques, such as a conventional wire bonding technique and a bump electrode formation technique, can be followed as it is. Therefore, the semiconductor integrated circuit device having the Cu-based buried wiring can be easily introduced into the assembly process.
[9]. Aℓ계의 도체재료로 이루어지는 제4층배선(13L)과 그 하층의 Cu계의 도체재료로 이루어지는 제3층배선(11L) 사이에 텅스텐계의 도체재료로 이루어지는 접속용도체부(14C)를 마련한 것에 의해 Aℓ계의 도체재료와 Cu계의 도체재료를 두꺼운 배리어금속에 의해 격리할 수 있으므로, Aℓ계의 도체재료와 Cu계의 도체재료를 직접 접촉시킨 경우에 그 접촉부에 비저항이 높은 합금층이 형성되버리는 것을 방지할 수 있으므로, 배선층간의 저항을 저하시킬 수 있게 된다.[9]. The connection conductor part 14C which consists of tungsten-type conductor materials was provided between the 4th layer wiring 13L which consists of AL type conductor materials, and the 3rd layer wiring 11L which consists of Cu-based conductor materials below. As a result, the Al-based conductor material and the Cu-based conductor material can be separated by a thick barrier metal. Therefore, when the Al-based conductor material is directly contacted with the Cu-based conductor material, an alloy layer having a high resistivity is formed at the contact portion. Since discarding can be prevented, the resistance between wiring layers can be reduced.
[10]. Cu계의 도체재료로 이루어지는 매립배선을 형성하기 위한 CMP처리후에 반도체기판(1)에 대해서 열처리를 실시하는 것에 의해, Cu의 입자성장을 촉진시켜 EM내성을 향상시킴과 동시에, CMP처리시에 배선용도체막의 표면에 발생한 손상이나 산화막 등을 없애고 그 표면을 매끄럽게 하는 것이나 CMP시에 노출하는 절연막의 표면오염을 제거 저감할 수 있으므로, Cu계의 도체재료로 이루어지는 매립배선의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.[10]. By heat-treating the semiconductor substrate 1 after the CMP treatment for forming the buried wiring made of the Cu-based conductor material, Cu growth of particles is promoted to improve EM resistance and wiring at the time of CMP treatment. It is possible to eliminate the damage or oxide film generated on the surface of the conductor film, to smooth the surface thereof, and to reduce and reduce the surface contamination of the insulating film exposed during CMP, thereby improving the reliability of the buried wiring made of the Cu-based conductor material. .
실시예 2Example 2
도 19∼도 23은 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도, 도 24는 반도체집적회로장치의 주요부단면도이다.19 to 23 are main sectional views of the semiconductor integrated circuit device in accordance with another embodiment of the present invention during the manufacturing process, and FIG. 24 is a sectional view of the main integrated circuit device.
본 실시예 2에 있어서는 접속용도체부의 구조 및 그 형성방법이 상기 실시예 1과는 다르다.In the second embodiment, the structure of the connecting conductor portion and the formation method thereof are different from those in the first embodiment.
우선, 도 19에 도시한 바와 같이, 층간절연막(4a)의 상면에 배선용홈형성용 포토레지스트패턴(17b)를 형성한 후, 그 포토레지스트패턴(17b)를 에칭마스크로 해서 에칭처리를 실시하는 것에 의해, 층간절연막(4a)의 상부에 배선용홈(5a)를 형성한다.First, as shown in FIG. 19, after forming the wiring groove forming photoresist pattern 17b on the upper surface of the interlayer insulating film 4a, the etching process is performed using the photoresist pattern 17b as an etching mask. Thus, the wiring groove 5a is formed on the interlayer insulating film 4a.
계속해서 포토레지스트패턴(17b)를 제거한 후, 도 20에 도시한 바와 같이, 층간절연막(4a)상에 접속구멍형성용 포토레지스트패턴(17c)를 형성한 후, 그 포토레지스트패턴(17c)를 에칭마스크로 해서 에칭처리를 실시하는 것에 의해, 배선용홈(5a)의 바닥면에서 반도체기판(1)을 향해 연장하고, 또한 반도체기판(1)의 상면의 일부가 노출하는 접속구멍(8a)를 층간절연막(4a)로 천공한다.Subsequently, after removing the photoresist pattern 17b, as shown in FIG. 20, after forming the connection hole forming photoresist pattern 17c on the interlayer insulating film 4a, the photoresist pattern 17c is removed. By performing an etching process as an etching mask, the connection hole 8a extending from the bottom surface of the wiring groove 5a toward the semiconductor substrate 1 and exposing a part of the upper surface of the semiconductor substrate 1 is exposed. Perforations are made with the interlayer insulating film 4a.
그 후. 포토레지스트패턴(17c)를 제거한 후 도 21에 도시한 바와 같이, 접속구멍(8a)내에 예를 들면 텅스텐 등으로 이루어지는 접속용도체부(7C)를 선택CVD법 등에 의해 형성한다. 이 때, 접속용도체부(7C)의 상부가 배선용홈(5a)중으로 돌출하고 있어도 상관없다. 또, 접속용도체부(7C)의 재료는 텅스텐에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 텅스텐합금, Aℓ, Aℓ합금이라도 좋다.After that. After removing the photoresist pattern 17c, as shown in FIG. 21, a connection conductor portion 7C made of, for example, tungsten or the like is formed in the connection hole 8a by a selective CVD method or the like. At this time, the upper portion of the connection conductor portion 7C may protrude into the wiring groove 5a. The material of the connection conductor portion 7C is not limited to tungsten, but can be variously changed. For example, a tungsten alloy, an Al or an Al alloy may be used.
다음에, 도 22에 도시한 바와 같이, 배선용홈(5a)를 포함하는 층간절연막(4a)의 표면 및 접속용도체부(7C)의 노출표면에 예를 들면 TiN 등으로 이루어지는 얇은 도체막(6L1)을 스퍼터링법 등에 의해서 피착한다. 이 얇은 도체막(6L1)은 제1층배선과 층간절연막(4a)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, TiN에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 텅스텐, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등이라도 좋다.Next, as shown in FIG. 22, the thin conductor film 6L 1 which consists of TiN etc. on the surface of the interlayer insulation film 4a containing the wiring groove 5a, and the exposed surface of the connection conductor part 7C, for example. ) Is deposited by sputtering or the like. The thin conductor film 6L 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the first layer wiring and the interlayer insulating film 4a and a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film, and not limited to TiN. Various changes are possible, for example, tungsten, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN may be used.
계속해서, 얇은 도체막(6L1)상에 예를 들면 Cu 등으로 이루어지는 두꺼운 도체막(6L2)를 CVD법, 스퍼터링법 또는 도금법 등에 의해서 피착한다. 이 Cu 등의 성막에 있어서는 가능한 한 오버행이 작고 스텝적용범위가 양호한 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 스퍼터링법에 있어서는 목표와 반도체웨이퍼 사이의 거리가 반도체웨이퍼의 반경 이상 떨어져 있는 스퍼터링장치가 적합하다. 이 두꺼운 도체막(6L2)는 Cu에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 Cu합금, Aℓ, Aℓ합금, 텅스텐 또는 텅스텐합금이라도 좋다.Subsequently, a thick conductor film 6L 2 made of, for example, Cu or the like is deposited on the thin conductor film 6L 1 by the CVD method, the sputtering method or the plating method. In the film formation of Cu or the like, it is preferable to adopt a method with a small overhang and a good step coverage. For example, in the sputtering method, a sputtering apparatus in which the distance between the target and the semiconductor wafer is more than the radius of the semiconductor wafer is suitable. The thick conductor film 6L 2 is not limited to Cu and can be variously modified. For example, a Cu alloy, an Al alloy, an Al alloy, tungsten or a tungsten alloy may be used.
상기한 배선용도체막을 스퍼터링법에 의해 성막한 경우에는 특히 계속해서 반도체기판(1)에 대해 열처리를 실시하는 것에 의해, 두꺼운 도체막의 구성원자(예를 들면 Cu)를 유동시켜서 배선용홈(5a)내에 그 구성원자를 충분히 공급하여 매립한다. 이 때, 열처리분위기를 불활성가스분위기, 산화성가스분위기 또는 환원가스분위기중의 어느 하나 또는 그 2개 이상을 조합한 분위기로 한다. 또, 이 열처리를 Cu의 스퍼터링의 도중에 실시하는 소위 리플로스퍼터링법을 채용해도 좋다. 이것에 의해, Cu배선의 EM특성을 향상시킬 수 있게 된다.In the case where the above-mentioned wiring conductor film is formed by sputtering, in particular, the semiconductor substrate 1 is subsequently subjected to heat treatment, whereby a member (for example, Cu) of the thick conductor film is made to flow in the wiring groove 5a. Sufficiently supply the members and bury them. At this time, the heat treatment atmosphere is an atmosphere in which any one or two or more of an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere is combined. Moreover, you may employ | adopt what is called the reflow sputtering method which performs this heat processing in the middle of sputtering of Cu. As a result, the EM characteristics of the Cu wiring can be improved.
계속해서, 반도체기판(1)에 대해서 CMP처리를 실시하는 것에 의해, 배선용홈(5a) 이외의 영역에 있어서의 층간절연막(4a)상의 두꺼운 도체막(6L2) 및 얇은 도체막(6L1)을 제거하는 것에 의해, 도 23에 도시한 바와 같이 배선용홈(5a)내에 제1층배선(6L)을 형성한다.Subsequently, the CMP process is performed on the semiconductor substrate 1, so that the thick conductor film 6L 2 and the thin conductor film 6L 1 on the interlayer insulating film 4a in the region other than the wiring groove 5a. 23, the first layer wiring 6L is formed in the wiring groove 5a as shown in FIG.
이 CMP처리후 또는 처리전에 반도체기판(1)에 대해서 열처리를 실시해도 좋다. 이 때, 열처리분위기를 불활성가스분위기, 산화성가스분위기 또는 환원가스분위기중의 어느 하나 또는 그 2개 이상을 조합한 분위기로 한다. 이 CMP처리후의 열처리공정에서는 두꺼운 도체막(6L2)의 Cu의 입자성장을 촉진시켜 EM내성을 향상시킴과 동시에, CMP처리시에 얇은 도체막(6L1) 및 두꺼운 도체막(6L2)의 표면에 발생한 손상이나 산화막을 없에고 그 표면을 매끄럽게 한다. 동시에 절연막(4a)의 표면오염을 제거 저감한다. 이것에 의해, 배선의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.The semiconductor substrate 1 may be heat-treated after this CMP treatment or before the treatment. At this time, the heat treatment atmosphere is an atmosphere in which any one or two or more of an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere is combined. In the heat treatment step after the CMP treatment, the Cu particles in the thick conductor film 6L 2 are promoted to improve EM resistance, and at the same time, the thin conductor film 6L 1 and the thick conductor film 6L 2 are subjected to CMP treatment. The surface is smoothed without any damage or oxide film on the surface. At the same time, surface contamination of the insulating film 4a is eliminated and reduced. As a result, the reliability of the wiring can be improved.
또한, 이와 같은 매립배선구조는 도 24에 도시한 바와 같이. 제2층배선(9L)에 적용해도 좋다. 즉, 접속용도체부(10C)가 예를 들면 선택CVD법에 의해 형성된 텅스텐, 텅스텐합금, Aℓ, Aℓ합금, Cu 또는 Cu합금 등과 같은 도체막으로 이루어지는 구조로 되어 있다.Further, such a buried wiring structure is as shown in FIG. You may apply to 9L of 2nd layer wiring. That is, the connection conductor portion 10C has a structure made of a conductor film such as tungsten, tungsten alloy, A1, A1 alloy, Cu, or Cu alloy formed by selective CVD.
이와 같은 본 실시예 2에 의하면, 상기 실시예 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있게 된다.According to this second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
실시예 3Example 3
도 25∼도 28 및 도 29∼도 32는 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도, 도 33은 반도체집적회로장치의 주요부단면도이다.25 to 28 and 29 to 32 are cross-sectional views of major parts in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 33 is a cross-sectional view of main parts of the semiconductor integrated circuit device.
도 25에는 제조공정중에 있어서의 반도체집적회로장치를 도시하고 있다. 층간절연막(4a)에는 상기 실시예 2에서 설명한 방법에 의해서 배선용홈(5a) 및 접속구멍(8a)가 형성되어 있다.25 shows a semiconductor integrated circuit device in the manufacturing process. In the interlayer insulating film 4a, the wiring groove 5a and the connection hole 8a are formed by the method described in the second embodiment.
우선, 본 실시예 3에 있어서는 도 26에 도시한 바와 같이, 접속구멍(8a)내에 예를 들면 텅스텐 등으로 이루어지는 접속용도체부(7C)를 선택CVD법에 의해 형성한다. 이 때, 본 실시예 3에 있어서는 접속용도체부(7C)의 상부가 배선용홈(5a)의 외측으로 돌출할 정도로 성막처리를 실행한다. 또, 접속용도체부(7C)의 재료는 텅스텐에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 텅스텐합금, Aℓ, Aℓ합금이라도 좋다.First, in the third embodiment, as shown in Fig. 26, a connection conductor portion 7C made of, for example, tungsten or the like is formed in the connection hole 8a by the selective CVD method. At this time, in the third embodiment, the film forming process is performed such that the upper portion of the connection conductor portion 7C protrudes outward from the wiring groove 5a. The material of the connection conductor portion 7C is not limited to tungsten, but can be variously changed. For example, a tungsten alloy, an Al or an Al alloy may be used.
계속해서, 도 27에 도시한 바와 같이, 배선용홈(5a)를 포함하는 층간절연막(4a)의 표면 및 접속용도체부(7C)의 표면에 예를 들면 TiN 등으로 이루어지는 얇은 도체막(6L1)을 스퍼터링법 등에 의해서 피착한다. 이 얇은 도체막(6L1)은 제1층배선과 층간절연막(4a)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고. TiN 에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 텅스텐, Ti, Ta, WN, WSiN. TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등이라도 좋다.Subsequently, as shown in FIG. 27, the thin conductor film 6L 1 which consists of TiN etc. on the surface of the interlayer insulation film 4a containing the wiring groove 5a, and the surface of the connection conductor part 7C, for example. Is deposited by the sputtering method or the like. The thin conductor film 6L 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the first layer wiring and the interlayer insulating film 4a and a barrier function of suppressing diffusion of the members of the thick conductor film. The present invention is not limited to TiN, and various modifications are possible, for example tungsten, Ti, Ta, WN, WSiN. TiSiN, TaN, TaSiN, or the like may be used.
계속해서, 얇은 도체막(6L1)상에 예를 들면 Cu 등으로 이루어지는 두꺼운 도체막(6L2)를 CVD법, 스퍼터링법 또는 도금법 등에 의해서 피착한다. 이 Cu등의 성막에 있어서는 가능한 한 오버행이 작고 스텝적용범위가 양호한 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 스퍼터링법에 있어서는 목표와 반도체웨이퍼 사이의 거리가 반도체웨이퍼의 반경 이상 떨어져 있는 스퍼터링장치가 적합하다. 이 두꺼운 도체막(6L2)는 Cu에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며. 예를 들면 Cu합금, Aℓ, Aℓ합금, 텅스텐 또는 텅스텐합금이라도 좋다.Subsequently, a thick conductor film 6L 2 made of, for example, Cu or the like is deposited on the thin conductor film 6L 1 by the CVD method, the sputtering method or the plating method. In the film formation of Cu or the like, it is preferable to adopt a method with a small overhang and a good step coverage. For example, in the sputtering method, a sputtering apparatus in which the distance between the target and the semiconductor wafer is more than the radius of the semiconductor wafer is suitable. This thick conductor film 6L 2 is not limited to Cu but can be modified in various ways. For example, a Cu alloy, A1, A1 alloy, tungsten or tungsten alloy may be used.
상기한 배선용도체막을 스퍼터링법에 의해 성막한 경우에는 특히 계속해서 반도체기판(1)에 대해서 열처리를 실시하는 것에 의해, 두꺼운 도체막의 구성원자(예를 들면 Cu)를 유동시켜서 배선용홈(5a)내에 그 구성원자를 충분히 공급하여 매립한다. 이 때, 열처리분위기를 불활성가스분위기, 산화성가스분위기 또는 환원가스분위기 중의 어느 하나 또는 그 2개 이상을 조합한 분위기로 한다. 또, 이 열처리를 Cu의 스퍼터링의 도중에 실시하는 소위 리플로스퍼터링법을 채용해도 좋다. 이것에 의해, Cu배선의 EM특성을 향상시킬 수 있다.In the case where the above-mentioned wiring conductor film is formed by sputtering, in particular, the semiconductor substrate 1 is subsequently subjected to heat treatment, whereby a member (for example, Cu) of the thick conductor film is caused to flow and into the wiring groove 5a. Sufficiently supply the members and bury them. At this time, the heat treatment atmosphere is an atmosphere in which any one or two or more of an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, and a reducing gas atmosphere are combined. Moreover, you may employ | adopt what is called the reflow sputtering method which performs this heat processing in the middle of sputtering of Cu. Thereby, EM characteristic of Cu wiring can be improved.
계속해서, 반도체기판(1)에 대해서 CMP처리를 실시하는 것에 의해, 배선용홈(5a) 이외의 영역에 있어서의 층간절연막(4a)상의 두꺼운 도체막(6L2) 및 얇은 도체막(6L1)을 제거하는 것에 의해, 도 28에 도시한 바와 같이, 배선용홈(5a)내에 제1층배선(6L)을 형성함과 동시에 접속용도체(7C)를 형성한다.Subsequently, the CMP process is performed on the semiconductor substrate 1, so that the thick conductor film 6L 2 and the thin conductor film 6L 1 on the interlayer insulating film 4a in the region other than the wiring groove 5a. As shown in Fig. 28, the first layer wiring 6L is formed in the wiring groove 5a, and at the same time, the connection conductor 7C is formed.
이 CMP처리후 또는 처리전에 반도체기판(1)에 대해서 열처리를 실시해도 좋다. 이 때, 열처리분위기를 불활성가스분위기, 산화성가스분위기 또는 환원가스분위기중의 어느 하나 또는 그 2개 이상을 조합한 분위기로 한다. 이 CMP처리후의 열처리공정에서는 두꺼운 도체막(6L2)의 Cu의 입자성장을 촉진시켜서 EM내성을 향상시킴과 동시에 CMP처리시에 얇은 도체막(6L1) 및 두꺼운 도체막(6L2)의 표면에 발생한 손상이나 산화막을 없애고 그 표면을 매끄럽게 한다. 동시에 절연막(4a)의 표면오염을 제거 저감한다. 이것에 의해 배선의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.The semiconductor substrate 1 may be heat-treated after this CMP treatment or before the treatment. At this time, the heat treatment atmosphere is an atmosphere in which any one or two or more of an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere is combined. In the heat treatment step after the CMP treatment, the Cu conductive particles 6L 2 promote the grain growth of Cu to improve EM resistance, and at the same time, the surface of the thin conductor film 6L 1 and the thick conductor film 6L 2 during CMP treatment. Removes any damage or oxide film on the surface and makes the surface smooth. At the same time, surface contamination of the insulating film 4a is eliminated and reduced. As a result, the reliability of the wiring can be improved.
또, 도 28의 구조와 같은 매립배선을 형성하는 데에는 예를 들면 다음과 같이 해도 좋다.Incidentally, in order to form a buried wiring as shown in the structure of FIG. 28, for example, it may be as follows.
우선, 도 29에 도시한 바와 같이, 층간절연막(4a)에 반도체기판(1)의 상면의 일부가 노출하도록 접속구멍(8a)를 포토리도그래피기술 및 드라이에칭기술에 의해 형성한다.First, as shown in FIG. 29, the connection hole 8a is formed by photolithography and dry etching so that a part of the upper surface of the semiconductor substrate 1 is exposed to the interlayer insulating film 4a.
계속해서, 도 30에 도시한 바와 같이, 접속구멍(8a)내에 예를 들면 텅스텐 등으로 이루어지는 접속용도체부(7C)를 선택CVD법에 의해 형성한다. 이 때, 접속용도체부(7C)의 상면이 층간절연막(4a)의 상면과 대략 일치할 정도로 되도록 성막처리를 실행한다. 또, 접속용도체부(7C)의 재료는 텅스텐에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 텅스텐합금, Aℓ, Aℓ합금이라도 좋다.Subsequently, as shown in FIG. 30, a connection conductor portion 7C made of, for example, tungsten or the like is formed in the connection hole 8a by selective CVD. At this time, the film forming process is performed such that the upper surface of the connection conductor portion 7C is approximately equal to the upper surface of the interlayer insulating film 4a. The material of the connection conductor portion 7C is not limited to tungsten, but can be variously changed. For example, a tungsten alloy, an Al or an Al alloy may be used.
그 후, 도 31에 도시한 바와 같이, 층간절연막(4a)에 배선용홈(5a)를 포토리도그래피기술 및 드라이에칭기술에 의해 형성한다. 이 때, 배선용홈(5a)중에 접속용도체부(7C)의 상부가 노출되어 있다.Thereafter, as shown in FIG. 31, the wiring groove 5a is formed in the interlayer insulating film 4a by photolithography and dry etching techniques. At this time, the upper part of the connection conductor part 7C is exposed in the wiring groove 5a.
계속해서, 도 32에 도시한 바와 같이, 배선용홈(5a)를 포함하는 층간절연막(4a)의 표면 및 접속용도체부(7C)의 노출표면에 예를 들면 TiN 등으로 이루어지는 얇은 도체막(6L1)을 스퍼터링법 등에 의해서 피착한다. 이 얇은 도체막(6L1)은 제1층배선과 층간절연막(4a)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, TiN에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 텅스텐, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등이라도 좋다.32, the thin conductor film 6L 1 which consists of TiN etc. on the surface of the interlayer insulation film 4a containing the wiring groove 5a, and the exposed surface of the connection conductor part 7C, for example. ) Is deposited by sputtering or the like. The thin conductor film 6L 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the first layer wiring and the interlayer insulating film 4a and a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film, and not limited to TiN. Various changes are possible, for example, tungsten, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN may be used.
계속해서, 얇은 도체막(6L1)상에 예를 들면 Cu 등으로 이루어지는 두꺼운 도체막(6L2)를 CVD법, 스퍼터링법 또는 도금법 등에 의해서 피착한다. 이 Cu 등의 성막에 있어서는 가능한 한 오버행이 작고 스텝적용범위가 양호한 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 스퍼터링법에 있어서는 목표와 반도체웨이퍼 사이의 거리가 반도체웨이퍼의 반경 이상 떨어져 있는 스퍼터링장치가 적합하다. 이 두꺼운 도체막(6L2)는 Cu에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 Cu합금, Aℓ, Aℓ합금, 텅스텐 또는 텅스텐합금이라도 좋다.Subsequently, a thick conductor film 6L 2 made of, for example, Cu or the like is deposited on the thin conductor film 6L 1 by the CVD method, the sputtering method or the plating method. In the film formation of Cu or the like, it is preferable to adopt a method with a small overhang and a good step coverage. For example, in the sputtering method, a sputtering apparatus in which the distance between the target and the semiconductor wafer is more than the radius of the semiconductor wafer is suitable. The thick conductor film 6L 2 is not limited to Cu and can be variously modified. For example, a Cu alloy, an Al alloy, an Al alloy, tungsten or a tungsten alloy may be used.
상기한 배선용도체막을 스퍼터링법에 의해 성막한 경우에는 특히 계속해서 반도체기판(1)에 대해 열처리를 실시하는 것에 의해, 두꺼운 도체막의 구성원자(예를 들면 Cu)를 유동시켜서 배선용홈(5a)내에 그 구성원자를 충분히 공급하여 매립한다. 이 때, 열처리분위기를 불활성가스분위기, 산화성가스분위기 또는 환원가스분위기중의 어느 하나 또는 그 2개 이상을 조합한 분위기로 한다. 또, 이 열처리를 Cu의 스퍼터링의 도중에 실시하는 소위 리플로스퍼터링법을 채용해도 좋다.In the case where the above-mentioned wiring conductor film is formed by sputtering, in particular, the semiconductor substrate 1 is subsequently subjected to heat treatment, whereby a member (for example, Cu) of the thick conductor film is made to flow in the wiring groove 5a. Sufficiently supply the members and bury them. At this time, the heat treatment atmosphere is an atmosphere in which any one or two or more of an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere is combined. Moreover, you may employ | adopt what is called the reflow sputtering method which performs this heat processing in the middle of sputtering of Cu.
계속해서, 반도체기판(1)에 대해 CMP처리를 실시하는 것에 의해 배선용홈(5a) 이외의 영역에 있어서의 층간절연막(4a)상의 두꺼운 도체막(6L2) 및 얇은 도체막(6L1)을 제거하는 것에 의해, 도 28에 도시한 바와 같이 배선용홈(5a)내에 제1층배선(6L)을 형성함과 동시에 접속용도체부(7C)를 형성한다.Subsequently, the semiconductor substrate 1 is subjected to a CMP process so that the thick conductor film 6L 2 and the thin conductor film 6L 1 on the interlayer insulating film 4a in the regions other than the wiring grooves 5a are formed. By removing it, as shown in FIG. 28, 6L of 1st layer wirings are formed in the wiring groove 5a, and the connection conductor part 7C is formed.
이 CMP처리후 또는 처리전에 반도체기판(1)에 대해서 열처리를 실시해도 좋다. 이 때, 열처리분위기를 불활성가스분위기, 산화성가스분위기 또는 환원가스분위기중의 어느 하나 또는 그 2개 이상을 조합한 분위기로 한다. 이 열처리공정에서는 두꺼운 도체막(6L2)의 Cu의 입자성장을 촉진시켜서 EM내성을 향상시킴과 동시에, CMP처리시에 얇은 도체막(6L1) 및 두꺼운 도체막(6L2)의 표면에 발생한 손상이나 산화막을 없애고 그 표면을 매끄럽게 한다. 동시에 절연막(4a)의 표면오염을 제거 저감한다. 이것에 의해 배선의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.The semiconductor substrate 1 may be heat-treated after this CMP treatment or before the treatment. At this time, the heat treatment atmosphere is an atmosphere in which any one or two or more of an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere is combined. In this heat treatment step, Cu grain growth of the thick conductor film 6L 2 is promoted to improve EM resistance, and at the same time, it is generated on the surfaces of the thin conductor film 6L 1 and thick conductor film 6L 2 during CMP treatment. Remove the damage or oxide film and smooth the surface. At the same time, surface contamination of the insulating film 4a is eliminated and reduced. As a result, the reliability of the wiring can be improved.
또한, 이와 같은 매립배선구조는 도 33에 도시한 바와 같이, 제2층배선(9L)에 적용해도 좋다. 즉, 접속용도체부(10C)가 예를 들면 선택CVD법에 의해 형성된 텅스텐, 텅스텐합금, Aℓ, Aℓ합금 등과 같은 도체막으로 이루어지는 구조로 되어 있다.Further, such a buried wiring structure may be applied to the second layer wiring 9L as shown in FIG. That is, the connection conductor portion 10C has a structure made of a conductor film such as tungsten, tungsten alloy, A1, A1 alloy or the like formed by, for example, selective CVD.
이와 같이, 본 실시예 3에 의하면 상기 실시예 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있게 된다.As described above, according to the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
실시예 4Example 4
도 34 및 도 35는 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 주요부단면도이다.34 and 35 are cross-sectional views of principal parts of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention.
본 실시예 4에 있어서는 도 34 및 도 35에 도시한 바와 같이, 접속용도체부(7C), (10C)가 얇은 도체막(7C1), (10C1)로 구성되어 있다. 즉, 접속구멍(8a), (8b)가 얇은 도체막(7C1), (10C1)로 매립되어 버린 구조이다.In the fourth embodiment, as shown in Figs. 34 and 35, the connection conductor portions 7C and 10C are composed of thin conductor films 7C 1 and 10C 1 . In other words, the connection holes 8a and 8b are embedded with the thin conductor films 7C 1 and 10C 1 .
얇은 도체막(7C1), (10C1)은 접속용도체부(7C), (10C)와 층간절연막(4a), (4b)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 배선의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.The thin conductor films 7C 1 and 10C 1 have a function of improving the adhesion between the connection conductor portions 7C and 10C and the interlayer insulating films 4a and 4b or a barrier function of suppressing diffusion of members of the wiring. It is made of a material having, for example, made of tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN and the like.
접속구멍(8a)의 직경은 예를 들면 0.1∼0.4㎛정도, 바람직하게는 예를 들면 0.2㎛정도이다. 또, 접속구멍(8a)의 애스펙트비는 2∼10정도, 접속용도체부의 매립을 양호하게 실행하는 것을 고려하면 5정도보다 작은 것이 바람직하다.The diameter of the connection hole 8a is about 0.1-0.4 micrometer, for example, Preferably it is about 0.2 micrometer. The aspect ratio of the connection hole 8a is preferably about 2 to 10 and smaller than about 5 in consideration of satisfactory embedding of the connection conductor portion.
또, 접속구멍(8b)의 직경은 예를 들면 0.1~0.4㎛정도, 바람직하게는 예를 들면 0.2㎛정도이다. 또, 접속구멍(8b)의 애스펙트비는 2∼10정도, 접속용도체부의 매립을 양호하게 실행하는 것을 고려하면 5정도보다 작은 것이 바람직하다.Moreover, the diameter of the connection hole 8b is about 0.1-0.4 micrometer, for example, Preferably it is about 0.2 micrometer. In addition, the aspect ratio of the connection hole 8b is preferably about 2 to 10 and smaller than about 5 in consideration of satisfactory embedding of the connection conductor portion.
또, 배선의 구조는 도 33 및 도 34에 도시한 구조에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 상기 실시예 1에서 설명한 도 3∼도 5에 도시한 구조로 해도 좋다.The structure of the wirings is not limited to the structures shown in FIGS. 33 and 34 and can be variously changed. For example, the structures shown in FIGS. 3 to 5 described in the first embodiment may be used.
이와 같은 매립배선의 형성방법은 상기 실시예 1의 도 8∼도 12를 사용해서 설명한 것과 마찬가지이다. 즉, 제1층배선(6L)의 형성방법을 1예로 하면 다음과 같다.Such a method of forming the buried wiring is the same as that described with reference to FIGS. 8 to 12 of the first embodiment. That is, the method of forming the first layer wiring 6L is as follows.
우선, 층간절연막(4a)에 접속구멍(8a)를 천공한 후, 그 층간절연막(4a)상에 접속구멍(8a)를 매립하도록 얇은 도체막(7C1)을 스퍼터링법 등에 의해서 피착한다. 계속해서, 반도체기판(1)에 대해서 CMP법 등을 실시하는 것에 의해, 그 얇은 도체막(7C1)에 있어서 접속구멍(8a)의 영역 이외의 부분을 제거하고 접속구멍(8a)내에 얇은 도체막(7C1)만으로 이루어지는 접속용도체부(7C)를 형성한다. 그 후, 층간절연막(4a)에 배선용홈(5a)를 형성한 후, 그 층간절연막(4a)상에 배선용홈(5a)를 매립하도록 배선용도체막을 스퍼터링법, CVD법 또는 도금법 등에 의해서 피착한다. 그 후, 반도체기판(1)에 대해서 CMP법 등을 실시하는 것에 의해, 그 배선용도체막에 있어서 배선용홈(5a)의 영역 이외의 부분을 제거해서 배선용홈(5a)내에 제1층배선(6L)을 형성한다.First, after connecting the connection hole 8a to the interlayer insulating film 4a, a thin conductor film 7C 1 is deposited by sputtering or the like so as to fill the connection hole 8a on the interlayer insulating film 4a. Subsequently, by performing the CMP method or the like on the semiconductor substrate 1, a portion of the thin conductor film 7C 1 other than the region of the connection hole 8a is removed, and the thin conductor in the connection hole 8a is removed. A connecting conductor portion 7C composed of only the film 7C 1 is formed. After that, the wiring groove 5a is formed in the interlayer insulating film 4a, and then the wiring conductor film is deposited by sputtering, CVD, plating, or the like so as to embed the wiring groove 5a on the interlayer insulating film 4a. Subsequently, by performing the CMP method or the like on the semiconductor substrate 1, the portion of the wiring conductor film except for the region of the wiring groove 5a is removed to make the first layer wiring 6L in the wiring groove 5a. ).
두꺼운 도체막(6L1)의 성막후 또는 CMP처리후에 반도체기판(1)에 대해서 열처리를 실시해도 좋다. 이 때, 열처리분위기를 불활성가스분위기, 산화성가스분위기 또는 환원가스분위기중의 어느 하나 또는 그 2개 이상을 조합한 분위기로 한다. 열처리를 실시하는 것에 의해, 두꺼운 도체막(6L2)의 Cu의 입자성장을 촉진시켜서 EM내성을 향상시킴과 동시에, CMP처리시에 얇은 도체막(6L1) 및 두꺼운 도체막(6L2)의 표면에 발생한 손상이나 산화막을 없애고 그 표면을 매끄럽게 하는 것과 절연막(4a)의 표면오염을 제거 저감할 수 있으므로, 배선의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.The semiconductor substrate 1 may be heat-treated after the formation of the thick conductor film 6L 1 or after the CMP treatment. At this time, the heat treatment atmosphere is an atmosphere in which any one or two or more of an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere is combined. The heat treatment promotes the growth of Cu in the thick conductor film 6L 2 to improve EM resistance, and at the same time, the thin conductor film 6L 1 and the thick conductor film 6L 2 during CMP treatment. It is possible to eliminate the damage or oxide film generated on the surface, to smooth the surface thereof, and to eliminate and reduce the surface contamination of the insulating film 4a, thereby improving the reliability of the wiring.
이와 같은 본 실시예 4에 의하면 상기 실시예 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있게 된다.According to this fourth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
실시예 5Example 5
도 36은 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 주요부단면도, 도 37은 도 36의 반도체집적회로장치의 주요부 확대단면도, 도 38은 도 37에 도시한 반도체집적회로장치의 주요부의 변형예를 도시한 주요부 확대단면도, 도 39는 도 37에 도시한 반도체집적회로장치의 주요부 확대단면도, 도 40은 도 39의 반도체집적회로장치의 주요부를 모식적으로 도시한 설명도, 도 41은 도 40의 변형예를 모식적으로 도시한 설명도, 도 42 및 도 43은 도 40의 변형예를 모식적으로 도시한 설명도, 도 44∼도 48은 도 36의 반도체집적회로장치의 주요부의 변형예를 도시한 주요부 확대단면도이다.36 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention, FIG. 37 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 36, and FIG. 38 is a modified example of the main part of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 39 is an enlarged cross-sectional view of an essential part, FIG. 39 is an enlarged cross-sectional view of an essential part of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 37, FIG. 40 is an explanatory diagram schematically showing an essential part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 39, and FIG. Explanatory drawing which shows a modification typically, FIGS. 42 and 43 are explanatory drawing which shows a modification of FIG. 40, and FIGS. 44-48 show a modification of the principal part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. It is an enlarged sectional view of the main part shown.
우선, 본 실시예 5의 반도체집적회로장치의 구조를 도 36∼도 48에 의해 설명한다. 본 실시예 5의 기본적인 전체구조는 예를 들면 다음과 같다.First, the structure of the semiconductor integrated circuit device of the fifth embodiment will be described with reference to Figs. The basic overall structure of the fifth embodiment is as follows, for example.
첫번째로, 제1층배선(6L)의 구성재료에는 예를 들면 텅스텐, 텅스텐합금, Aℓ 또는 Aℓ합금 등과 같은 Cu 또는 Cu 합금 이외의 도체재료를 사용한다. 이것에 의해, Cu배선을 반도체기판(1)에 직접 접촉시키지 않는 구조로 할 수 있으므로, Cu원자가 반도체기판(1)측으로 확산하는 것에 기인하는 소자불량을 억제할 수 있고, 반도체집적회로장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. 또, Cu배선에 의해 구성되는 제2, 제3층배선(9L), (11L)과 반도체기판(1)과의 거리를 두는 것에 의해 Cu원자의 반도체기판(1)로의 확산을 저감할 수 있다.First, as the constituent material of the first layer wiring 6L, a conductor material other than Cu or Cu alloy such as tungsten, tungsten alloy, Al or Al alloy is used. As a result, the structure in which the Cu wiring is not brought into direct contact with the semiconductor substrate 1 can be obtained. Therefore, element defects caused by diffusion of Cu atoms toward the semiconductor substrate 1 can be suppressed, and the reliability of the semiconductor integrated circuit device can be suppressed. It will be possible to improve. In addition, the distance between the second and third layer wirings 9L and 11L made of Cu wiring and the semiconductor substrate 1 can be reduced to reduce diffusion of Cu atoms into the semiconductor substrate 1. .
두번째로, 최상의 제4층배선(13L)의 구성재료에는 예를 들면 Aℓ 또는 Aℓ합금 등을 사용한다. 이것에 의해, 종래부터 있는 본딩와이어의 접속기술이나 범프전극의 형성기술을 그 대로 답습할 수 있다. 즉, 최상의 배선층은 본딩와이어나 범프전극이 접속되지만. 최상의 배선재료를 종래부터 사용되고 있는 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 하는 것에 의해, 본딩와이어나 범프전극의 접합상의 종래기술을 그 대로 사용할 수 있게 된다. 이 때문에, 조립공정(와이어본딩공정이나 범프전극 형성공정)의 기술적인 변경 등을 수반하지 않고, Cu계 재료로 이루어지는 매립배선구조를 갖는 반도체집적회로장치를 조립라인에 도입할 수 있게 된다. 따라서, Cu계 재료로 이루어지는 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치의 코스트저감을 추진할 수 있고, 제조, 개발시간의 단기화를 추진할 수 있게 된다.Secondly, for example, A1 or A1 alloy is used as the constituent material of the highest fourth layer wiring 13L. As a result, the conventional bonding technology for bonding wires and the bump electrode forming technology can be followed. In other words, the best wiring layer is bonded wire or bump electrode. By making the best wiring material A1 or A1 alloy conventionally used, it is possible to use the prior art on the bonding wire and bump electrode as it is. For this reason, a semiconductor integrated circuit device having a buried wiring structure made of Cu-based material can be introduced into the assembly line without involving technical changes in the assembly process (wire bonding process or bump electrode forming process). Therefore, the cost reduction of the semiconductor integrated circuit device having the buried wiring made of Cu-based material can be promoted, and the manufacturing and development time can be shortened.
세번째로, 최상의 배선층과 최하의 배선층 사이의 중간의 배선층(제2층배선(9L) 및 제3층배선(11L))의 구성재료에는 예를 들면 Cu 또는 Cu합금을 사용한다. 이것에 의해, 배선저항이나 배선용량을 저감할 수 있고, 반도체집적회로장치에 있어서의 신호전파속도를 향상시킬 수 있게 되어 그 동작속도를 향상시킬 수 있게 된다.Third, for example, Cu or Cu alloy is used for the constituent material of the intermediate wiring layer (the second layer wiring 9L and the third layer wiring 11L) between the uppermost wiring layer and the lowermost wiring layer. As a result, the wiring resistance and the wiring capacitance can be reduced, and the signal propagation speed in the semiconductor integrated circuit device can be improved, and the operation speed thereof can be improved.
네번째로, Cu계 재료로 구성된 배선층간을 접속하는 접속용도체부(18C), (19C)를 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어지는 재료로 구성한다. 이것에 의해, 미세한 접속구멍(8g), (8h)내에 도체막을 양호하게 매립할 수 있으므로, 배선층간의 전기적인 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.Fourth, the connecting conductor portions 18C and 19C for connecting the wiring layers made of Cu-based materials are made of a material made of, for example, tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN, or TaSiN. do. As a result, the conductive film can be satisfactorily embedded in the fine connection holes 8g and 8h, so that the reliability of the electrical connection between the wiring layers can be improved.
다섯번째로, Aℓ계재료로 이루어지는 제4층배선(13L)과 Cu계재료로 이루어지는 제3층배선(11L)은 직접 접촉시키지 않고, 그 사이에 배리어층(접속용도체부(20C) 등)을 개재시킨다. 이것에 의해, Aℓ계재료와 Cu계재료가 직접 접촉한 경우에 비저항이 높은 합금층이 형성되버리는 현상을 억제할 수 있으므로, 배선에 흐르는 신호의 전파속도를 향상시킬 수 있게 된다.Fifth, the fourth layer wiring 13L made of AL-based material and the third layer wiring 11L made of Cu-based material are not in direct contact with each other, and a barrier layer (connection conductor portion 20C, etc.) is interposed therebetween. Intervene. As a result, the phenomenon in which an alloy layer having a high specific resistance is formed when the A-based material and the Cu-based material are in direct contact with each other can be suppressed, so that the propagation speed of the signal flowing through the wiring can be improved.
여섯번째로, 접속용도체부(19C)와 접속용도체부(20C)가 접속되는 부분에 위치하는 배선층중에 적어도 배선의 긴쪽방향을 따라 접속용도체부(19C), (20C)보다 평면적으로 길게 형성된 접속용도체부(중계용 접속용도체부)(21C)를 마련하고, 상기한 접속용도체부(19C)와 접속용도체부(20C)를 전기적으로 접속하였다. 이것에 의해, 접속용도체부(21C)가 형성되는 접속용홈(5g)의 평면적을 비교적 크게할 수 있으므로, 그 홈내에 배선용도체막을 양호하게 매립할 수 있게 된다. 또, 접속용도체부(19C)와 접속용도체부(20C)의 배선의 긴쪽방향에 있어서의 평면적인 위치맞춤여유를 크게할 수 있게 된다. 따라서, 상하의 접속용도체부(19C), (20C)의 접속상의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.Sixth, the connection use formed in the wiring layer located in the part where the connection conductor part 19C and the connection conductor part 20C are connected at least planarly longer than the connection conductor parts 19C and 20C along the longitudinal direction of wiring. 21 C of body parts (relay connection conductor parts) were provided, and the said connection conductor parts 19C and 20 C of connection conductor parts were electrically connected. As a result, the planar area of the connection groove 5g in which the connection conductor portion 21C is formed can be made relatively large, so that the wiring conductor film can be satisfactorily embedded in the groove. Further, the planar alignment margin in the longitudinal direction of the wiring of the connection conductor portion 19C and the connection conductor portion 20C can be increased. Therefore, the reliability of the connection of the upper and lower connection conductor parts 19C and 20C can be improved.
다음에, 본 실시예 5의 반도체집적회로장치에 있어서의 각 구성부를 상세히 설명한다.Next, each component in the semiconductor integrated circuit device of the fifth embodiment will be described in detail.
배선용홈(5a), (5b)내에 매립되어 형성된 제1층배선(6L)은 하부 및 측부의 상대적으로 얇은 도체막(6L1)과 그 얇은 도체막(6L1)에 둘러싸인 상대적으로 두꺼운 도체막(6L2)로 구성되어 있다. 얇은 도체막(6L1)은 제1층배선(6L)과 층간절연막(4a)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(6L2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.The first layer is embedded in the wiring trench (5a), (5b) formed in the wiring (6L) is lower and relatively thin conductor film with a side portion (6L 1) and the thin conductor film (6L 1) relatively thick conductive film surrounded by the It consists of (6L 2). The thin conductor film 6L 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the first layer wiring 6L and the interlayer insulating film 4a or a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film 6L 2 . For example, tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN and the like.
얇은 도체막(6L1)을 텅스텐 등으로 구성한 경우에는 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 저하시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 5에 있어서는 얇은 도체막(6L1)이 예를 들면 텅스텐으로 구성되어 있다.When the thin conductor film 6L 1 is made of tungsten or the like, the wiring resistance can be lowered as compared with the case of being made of TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN. Although not particularly limited, in the fifth embodiment, the thin conductor film 6L 1 is made of, for example, tungsten.
또, 두꺼운 도체막(6L2)는 제1층배선(6L)의 본체를 구성하는 부재이고, 예를 들면 Aℓ, Aℓ합금, 텅스텐 또는 텅스텐합금 등과 같은 저저항의 재료로 이루어진다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 5에 있어서는 두꺼운 도체막(6L2)가 예를 들면 텅스텐으로 구성되어 있다.Further, the thick conductor film 6L 2 is a member constituting the main body of the first layer wiring 6L, and is made of a low resistance material such as, for example, A1, A1 alloy, tungsten or tungsten alloy. Although not particularly limited, in the fifth embodiment, the thick conductor film 6L 2 is made of, for example, tungsten.
단, 제1층배선(6L)의 구조는 도 36 및 도 37에 도시한 구조에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 상기 실시예 1에 있어서 도 3∼도 5를 사용해서 설명한 구조로 해도 좋다. 즉, 두꺼운 도체막(6L2) 및 얇은 도체막(6L1)상에 캡도체막을 마련하는 구조, 두꺼운 도체막(6L2)상에 캡도체막을 마련하고 또한 캡도체막의 상면과 층간절연막(4a)의 상면을 대략 일치시키는 구조, 두꺼운 도체막(6L2)만으로 배선을 구성하는 구조, 두꺼운 도체막(6L2)만으로 배선을 구성한 경우에 그 상면에 캡도체막을 마련하는 구조 등이 있다. 캡도체막은 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.However, the structure of the first layer wiring 6L is not limited to the structure shown in Figs. 36 and 37, and can be variously changed, and the structure described with reference to Figs. . That is, a structure in which a cap conductor film is provided on the thick conductor film 6L 2 and the thin conductor film 6L 1 , a cap conductor film is provided on the thick conductor film 6L 2 , and the upper surface of the cap conductor film and the interlayer insulating film 4a are provided. ) there is a structure, a thick conductive film (6L 2) constituting the structure of only the wiring structure to raise the cap film conductors on the upper surface of the case is configured for interconnection only with a thick conductive film (6L 2) such as to substantially match the top surface of the. The cap conductor film is made of tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN, for example.
배선용홈(5a)의 제1층배선(6L)은 접속구멍(8a)를 통해서 nMOS(3n)의 반도체영역(3nd) 또는 pMOS(3p)의 반도체영역(3pd)와 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시예 5에 있어서는 배선용홈(5a) 및 접속구멍(8a)내에 배선형성용 도체막이 일체적으로 매립되어 있다.The first layer wiring 6L of the wiring groove 5a is electrically connected to the semiconductor region 3nd of the nMOS 3n or the semiconductor region 3pd of the pMOS 3p through the connection hole 8a. In the fifth embodiment, the conductor film for wiring formation is integrally embedded in the wiring groove 5a and the connection hole 8a.
이와 같은 제1층배선(6L)의 형성방법은 예를 들면 다음과 같은 종래의 매립배선의 형성방법과 마찬가지이다. 즉, 배선용홈(5a), (5b) 및 접속구멍(8a)를 각각 포토리도그래피기술 및 드라이에칭기술에 의해서 층간절연막(4a)에 형성한 후 예를 들면 텅스텐 등으로 이루어지는 얇은 도체막(6L1)을 스퍼터링법에 의해 피착하고, 또 그 얇은 도체막(6L1)상에 예를 들면 텅스텐 등으로 이루어지는 두꺼운 도체막(6L2)를 CVD법 등에 의해서 형성한다. 이것에 의해 미세한 접속구멍(8a)내에도 도체막을 양호하게 매립할 수 있게 되어 있다. 그 후, CMP처리를 실시해서 배선용홈(5a), (5b) 및 접속구멍(8a) 이외의 도체막을 제거해서 매립구조의 제1층배선(6L)을 형성한다.Such a method of forming the first layer wiring 6L is the same as, for example, the following method of forming a conventional buried wiring. That is, the wiring grooves 5a, 5b and the connection holes 8a are formed in the interlayer insulating film 4a by photolithography and dry etching, respectively, and then a thin conductor film 6L made of, for example, tungsten or the like. 1 ) is deposited by the sputtering method, and a thick conductor film 6L 2 made of, for example, tungsten or the like is formed on the thin conductor film 6L 1 by the CVD method or the like. As a result, the conductor film can be satisfactorily embedded in the fine connection hole 8a. Thereafter, CMP processing is performed to remove conductor films other than the wiring grooves 5a, 5b and the connection holes 8a to form the first layer wiring 6L of the buried structure.
배선용홈(5c), (5d)내에 매립되어 형성된 제2층배선(9L)은 하부 및 측부의 상대적으로 얇은 도체막(9L1)과 그 얇은 도체막(9L1)에 둘러싸인 상대적으로 두꺼운 도체막(9L2)로 구성되어 있다. 얇은 도체막(9L1)은 제2층배선(9L)과 층간절연막(4b)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(9L2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.Claim is embedded in the wiring trench (5c), (5d) are formed two-layer wiring (9L) is lower and relatively thin conductor film with a side portion (9L 1) and the thin conductor film (9L 1) relatively thick conductive film surrounded by the It consists of (9L 2). The thin conductor film 9L 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the second layer wiring 9L and the interlayer insulating film 4b or a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film 9L 2 . For example, tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN and the like.
얇은 도체막(9L1)을 텅스텐 등으로 구성한 경우에는 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 저하시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 5에 있어서는 얇은 도체막(9L1)이 예를 들면 TiN으로 구성되어 있다.In the case where the thin conductor film 9L 1 is made of tungsten or the like, the wiring resistance can be lowered as compared with the case of being made of TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN. Although not particularly limited, in the fifth embodiment, the thin conductor film 9L 1 is made of TiN, for example.
또, 두꺼운 도체막(9L2)는 제2층배선(9L)의 본체를 구성하는 부재이고, 예를 들면 Cu 또는 Cu합금 등과 같은 저저항의 재료로 이루어진다. 단. 제2층배선(9L)의 구조는 도 36에 도시한 구조에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 상기 실시예 1에 있어서 도 3∼도 5를 사용해서 설명한 구조로 해도 좋다. 즉, 두꺼운 도체막(9L2) 및 얇은 도체막(9L1)상에 캡도체막을 마련하는 구조, 두꺼운 도체막(9L2)상에 캡도체막을 마련하고 또한 캡도체막의 상면과 층간절연막(4b)의 상면을 대략 일치시키는 구조, 두꺼운 도체막(9L2)만으로 배선을 구성하는 구조, 두꺼운 도체막(9L2)만으로 배선을 구성한 경우에 그 상면에 캡도체막을 마련하는 구조등이 있다. 캡도체막은 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.The thick conductor film 9L 2 is a member constituting the main body of the second layer wiring 9L, and is made of a low resistance material such as Cu or Cu alloy. only. The structure of the second layer wiring 9L is not limited to the structure shown in FIG. 36 and can be variously changed, and may be the structure described with reference to FIGS. 3 to 5 in the first embodiment. That is, the structure in which the cap conductor film is provided on the thick conductor film 9L 2 and the thin conductor film 9L 1 , the cap conductor film is provided on the thick conductor film 9L 2 , and the top surface of the cap conductor film and the interlayer insulating film 4b are provided. ) there is a structure, a thick conductive film (9L 2) constituting the structure of only the wiring structure to raise the cap film conductors on the upper surface of the case is configured for interconnection only with a thick conductive film (9L 2) such as to substantially match the top surface of the. The cap conductor film is made of tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN, for example.
배선용홈(5c)의 제2층배선(9L)은 접속구멍(8g)를 통해서 제1층배선(6L)과 전기적으로 접속되어 있다. 접속구멍(8g)는 배선용홈(5c)의 바닥면에서 제1층배선(6L)의 상면을 향해서 그 제1층배선(6L)의 상면의 일부가 노출되도록 형성되어 있고, 그 구멍내에는 예를 들면 텅스텐, 텅스텐합금, Aℓ 또는 Aℓ합금 등으로 이루어지는 접속용도체부(18C)가 마련되어 있다.The second layer wiring 9L of the wiring groove 5c is electrically connected to the first layer wiring 6L through the connection hole 8g. The connection hole 8g is formed such that a part of the upper surface of the first layer wiring 6L is exposed from the bottom surface of the wiring groove 5c toward the upper surface of the first layer wiring 6L. For example, the connection conductor part 18C which consists of tungsten, a tungsten alloy, A1, A1 alloy, etc. is provided.
또, 배선용홈(5e)내에 매립되어 형성된 제3층배선(11L)은 제2층배선(9L)과 구조가 동일하고, 하부 및 측부의 상대적으로 얇은 도체막(11L1)과 그 얇은 도체막(11L1)에 둘러싸인 상대적으로 두꺼운 도체막(11L2)로 구성되어 있다. 얇은 도체막(11L1)은 제3층배선(11L)과 층간절연막(4c)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(11L2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.In addition, the third layer wiring 11L formed by filling in the wiring groove 5e has the same structure as the second layer wiring 9L, and the relatively thin conductor film 11L 1 at the lower part and the side thereof and the thin conductor film thereof. It consists of a (11L 1) relatively thick conductive film (11L 2) surrounded by the. The thin conductor film 11L 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the third layer wiring 11L and the interlayer insulating film 4c or a barrier function of suppressing diffusion of the members of the thick conductor film 11L 2 . For example, tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN and the like.
얇은 도체막(11L1)을 텅스텐 등으로 구성한 경우에는 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 저하시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 5에 있어서는 얇은 도체막(11L1)이 예를 들면 TiN으로 구성되어 있다.When the thin conductor film 11L 1 is made of tungsten or the like, the wiring resistance can be lowered as compared with the case of the thin conductor film 11L 1 made of TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN, or TaSiN. Although not particularly limited, in the fifth embodiment, the thin conductor film 11L 1 is made of TiN, for example.
또, 두꺼운 도체막(11L2)는 제3층배선(11L)의 본체를 구성하는 부재이고, 예를 들면 Cu 또는 Cu합금 등과 같은 저저항의 재료로 이루어진다. 단, 제3층배선(11L)의 구조는 도 36에 도시한 구조에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 상기 실시예 1에 있어서 도 3∼도 5를 사용해서 설명한 구조로 해도 좋다. 즉, 두꺼운 도체막(11L2) 및 얇은 도체막(11L1)상에 캡도체막을 마련하는 구조, 두꺼운 도체막(11L2)상에 캡도체막을 마련하고 또한 캡도체막의 상면과 층간절연막(4b)의 상면을 대략 일치시키는 구조, 두꺼운 도체막(11L2)만으로 배선을 구성하는 구조, 두꺼운 도체막(11L2)만으로 배선을 구성한 경우에 그 상면에 캡도체막을 마련하는 구조 등이 있다. 캡도체막은 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.The thick conductor film 11L 2 is a member constituting the main body of the third layer wiring 11L, and is made of a low resistance material such as Cu or Cu alloy. However, the structure of the third layer wiring 11L is not limited to the structure shown in FIG. 36, and can be variously changed, and the structure described with reference to FIGS. 3 to 5 in the first embodiment may be used. That is, the structure in which the cap conductor film is provided on the thick conductor film 11L 2 and the thin conductor film 11L 1 , the cap conductor film is provided on the thick conductor film 11L 2 , and the upper surface of the cap conductor film and the interlayer insulating film 4b are provided. ) there is a structure, a thick conductive film (11L 2) constituting the structure of only the wiring structure to raise the cap film conductors on the upper surface of the case is configured for interconnection only with a thick conductive film (11L 2) such as to substantially match the top surface of the. The cap conductor film is made of tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN, for example.
배선용홈(5e)의 제3층배선(11L)은 접속구멍(8h)를 통해서 제2층배선(9L)과 전기적으로 접속되어 있다. 접속구멍(8h)는 배선용홈(5e)의 바닥면에서 제2층배선(9L)의 상면을 향해서 그 제2층배선(9L)의 상면의 일부가 노출되도록 형성되어 있고, 그 구멍내에는 예를 들면 텅스텐, 텅스텐합금, Aℓ 또는 Aℓ합금 등으로 이루어지는 접속용도체부(19C)가 마련되어 있다. 후술하는 도 39a에 도시한 바와 같이, 제2층배선(9L)은 예를 들면 Y방향으로 연장해서 마련되고, 제2층배선(9L) 사이의 피치는 X방향으로 소정 값으로 설계된다. 또, 제3층배선(11L)은 예를 들면 Y방향과 수직인 X방향으로 연장해서 마련되고, 제3층배선(11L) 사이의 피치P는 Y방향으로 소정 값으로 설계된다.The third layer wiring 11L of the wiring groove 5e is electrically connected to the second layer wiring 9L through the connection hole 8h. The connection hole 8h is formed such that a part of the upper surface of the second layer wiring 9L is exposed from the bottom surface of the wiring groove 5e toward the upper surface of the second layer wiring 9L. For example, a connecting conductor portion 19C made of tungsten, a tungsten alloy, an Al or Al alloy is provided. As shown in FIG. 39A described later, the second layer wiring 9L extends in the Y direction, for example, and the pitch between the second layer wiring 9L is designed to a predetermined value in the X direction. The third layer wiring 11L extends in the X direction perpendicular to the Y direction, for example, and the pitch P between the third layer wiring 11L is designed to a predetermined value in the Y direction.
이와 같은 제2층배선(9L) 및 제3층배선(11L)의 형성방법은 예를 들면 종래의 매립배선의 형성방법과 마찬가지이다. 즉, 제2층배선(9L)의 형성방법을 예로 해서 설명하면 다음과 같다.Such a method of forming the second layer wiring 9L and the third layer wiring 11L is the same as the conventional method of forming the buried wiring, for example. That is, the method for forming the second layer wiring 9L will be described as an example.
우선, 배선용홈(5c), (5d) 및 접속구멍(8g)를 각각의 포토리도그래피기술 및 드라이에칭기술에 의해서 층간절연막(4b)에 형성한 후 예를 들면 텅스텐 등으로 이루어지는 도체막을 선택CVD법 등에 의해 접속구멍(8g)내에 선택적으로 성장시키고 접속용도체부(18C)를 형성한다.First, the wiring grooves 5c, 5d and the connection holes 8g are formed in the interlayer insulating film 4b by respective photolithographic and dry etching techniques, and then a conductor film made of, for example, tungsten or the like is selected. By the method or the like, it is selectively grown in the connection hole 8g to form the connection conductor portion 18C.
계속해서, 예를 들면 TiN 등으로 이루어지는 얇은 도체막(9L1)을 스퍼터링법에 의해 피착하고, 또 그 얇은 도체막(9L1)상에 예를 들면 Cu 또는 Cu합금 등으로 이루어지는 두꺼운 도체막(9L2)를 스퍼터링법, CVD법 또는 도금법 등에 의해 형성한다. 이 공정후, 열처리를 실시해서 Cu원자를 배선용홈(5c), (5d)내에 양호하게 충전하도록 해도 좋다. 이것에 의해 미세한 접속구멍(8g)내에 도체막을 양호하게 매립하는 것이 가능하게 된다.Subsequently, a thin conductor film 9L 1 made of, for example, TiN or the like is deposited by sputtering, and a thick conductor film made of, for example, Cu or Cu alloy, is formed on the thin conductor film 9L 1 . 9L 2 ) is formed by sputtering, CVD or plating. After this step, heat treatment may be performed to satisfactorily fill the Cu atoms in the wiring grooves 5c and 5d. As a result, the conductor film can be satisfactorily embedded in the fine connection hole 8g.
그 후, 반도체기판(1)에 대해서 CMP처리를 실시해서 배선용홈(5c), (5d) 이외의 도체막을 제거하고, 매립구조의 제2층배선(9L)을 형성한다. 두꺼운 도체막(9L2)의 성막후 또는 CMP처리후에 반도체기판(1)에 대해서 열처리를 실시해도 좋다. 이 때, 열처리분위기를 불활성가스분위기, 산화성가스분위기 또는 환원가스분위기중의 어느 하나 또는 그 2개 이상을 조합한 분위기로 한다. 열처리를 실시하는 것에 의해 두꺼운 도체막(9L2)의 Cu의 입자성장을 촉진시켜서 EM내성을 향상시킴과 동시에, CMP처리시에 얇은 도체막(6L1) 및 두꺼운 도체막(9L2)의 표면에 발생한 손상이나 산화막을 없애고 그 표면을 매끄럽게 하는 것, 또 절연막(4a)의 표면오염을 제거 저감할 수 있으므로, 배선의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.Thereafter, CMP processing is performed on the semiconductor substrate 1 to remove conductor films other than the grooves 5c and 5d for the wirings, thereby forming the second layer wiring 9L of the buried structure. The semiconductor substrate 1 may be heat-treated after the formation of the thick conductor film 9L 2 or after the CMP treatment. At this time, the heat treatment atmosphere is an atmosphere in which any one or two or more of an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere is combined. By performing heat treatment, Cu grain growth of the thick conductor film 9L 2 is promoted to improve EM resistance, and at the same time, the surface of the thin conductor film 6L 1 and the thick conductor film 9L 2 during CMP treatment. The surface of the insulating film 4a can be eliminated and reduced by eliminating the damage or oxide film formed on the surface and smoothing the surface thereof. Thus, the reliability of the wiring can be improved.
단, 접속구멍(8g), (8h)의 매립구조는 도 36 등에 도시한 구조에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 예를 들면 도 38에 도시한 구조로 해도 좋다. 즉, 도 38에 있어서는 접속구멍(8g), (8h)가 얇은 도체막(9L1), (11L1)에 의해 매립되어 있다. 이 경우의 얇은 도체막(11L1)의 구성재료도 상기한 재료와 동일하고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다. 두꺼운 도체막(9L2), (11L2)는 예를 들면 Cu 또는 Cu합금으로 이루어진다.However, the buried structures of the connection holes 8g and 8h are not limited to the structures shown in FIG. 36 and the like, and can be variously changed. For example, the structures shown in FIG. 38 may be used. That is, in Fig. 38, the connection holes 8g and 8h are filled with the thin conductor films 9L 1 and 11L 1 . The constituent material of the thin conductor film 11L 1 in this case is the same as the above-mentioned material, for example, and consists of tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN. The thick conductor films 9L 2 and 11L 2 are made of Cu or Cu alloy, for example.
또, 접속구멍(8g), (8h)가 그 하부 및 측부의 상대적으로 얇은 도체막과 얇은 도체막에 둘러싸인 상대적으로 두꺼운 도체막으로 구성되어 있어도 좋다. 이 경우, 얇은 도체막은 예를 들면 텅스텐, TiN 등으로 이루어지고, 두꺼운 도체막은 예를 들면 텅스텐 등으로 이루어진다.Moreover, the connection holes 8g and 8h may be comprised with the comparatively thin conductor film of the lower part and the side part, and the comparatively thick conductor film surrounded by the thin conductor film. In this case, the thin conductor film is made of tungsten, TiN or the like, for example, and the thick conductor film is made of tungsten or the like.
한편, 층간절연막(4c)의 상부(제3층배선)에는 상기한 배선용홈(5e)와 함께 그것과 동일한 깊이의 접속용홈(5g)가 형성되어 있다. 접속용홈(5s)는 배선용홈(5e)와 동시에 형성되어 있다.On the other hand, in the upper portion (third layer wiring) of the interlayer insulating film 4c, a connection groove 5g having the same depth as that of the wiring groove 5e is formed. The connection groove 5s is formed at the same time as the wiring groove 5e.
이 접속용홈(5g)는 상기한 바와 같이, 배선의 긴쪽방향을 따라 길어지도록 형성되어 있다. 이것에 의해, 접속용홈(5g)내에 도체막을 양호하게 매립할 수 있게 되어 있다. 즉, 배선용홈(5e)내에 도체막을 매립할 때 동일 배선층중의 접속용홈(5g)에도 동시에 도체막을 매립하는 경우, 접속용홈(5g)의 평면형상 및 치수를 하층의 접속용도체부(19C)의 상면의 평면형상 및 치수로 하면 접속용홈(5g)는 미세하므로 도체막을 충분히 매립할 수 없는 경우가 발생한다. 이와 같은 불합리를 회피하기 위해, 접속용홈(5g)는 그 평면형상이 배선의 긴쪽방향을 따라 길어지는 형상으로 하는 것에 의해, 배선의 실장밀도의 저하를 방지하면서 상기 도체막을 양호하게 매립할 수 있도록 한 것이다. 따라서, 상하의 배선층간을 양호하게 접속할 수 있게 된다.As described above, the connecting groove 5g is formed to extend along the longitudinal direction of the wiring. As a result, the conductor film can be satisfactorily embedded in the connection groove 5g. In other words, when the conductor film is embedded in the connection groove 5g in the same wiring layer at the same time when the conductor film is embedded in the wiring groove 5e, the planar shape and dimensions of the connection groove 5g in the lower layer of the connection conductor portion 19C are When the planar shape and the dimension of the upper surface are set, the connection groove 5g is fine, and thus the conductor film cannot be sufficiently embedded. In order to avoid such an irrationality, the connection groove 5g has a shape in which its planar shape is lengthened along the longitudinal direction of the wiring, so that the conductor film can be buried satisfactorily while preventing a decrease in the mounting density of the wiring. It is. Therefore, the upper and lower wiring layers can be satisfactorily connected.
접속용홈(5g)내에는 도 36, 도 39 및 도 40에 도시한 바와 같이, 접속용도체부(21C)가 마련되어 있다. 도 39a는 제2층배선(9L)∼제4층배선(13L)의 일부를 도시한 주요부평면도이고, 도 39b는 도 39a의 B-B선을 따른 주요부단면도이며, 도 39c는 도 39a의 C-C선을 따른 주요부단면도이다. 또한, 도 39b는 도 36의 우측의 제2층배선(9L)~제4층배선(13L)부분을 지면과 수직인 방향으로 절단한 경우의 단면도이다.In the groove 5g for connection, as shown in FIGS. 36, 39, and 40, a connection conductor portion 21C is provided. FIG. 39A is a main part plan view showing a part of the second layer wirings 9L to 4th layer wiring 13L, FIG. 39B is a main part cross sectional view along the line BB of FIG. 39A, and FIG. 39C is a view of the CC line of FIG. 39A. The main part cross section according to. 39B is sectional drawing when the part of 2nd layer wiring 9L-4th layer wiring 13L of the right side of FIG. 36 is cut | disconnected in the direction perpendicular to the ground.
접속용도체부(21C)는 제3층배선(11L)과 동일한 구조로 되어 있고, 하부 및 측부의 상대적으로 얇은 도체막(21C1)과 그 얇은 도체막(21C1)에 둘러싸인 상대적으로 두꺼운 도체막(21C2)로 구성되어 있다. 즉, 접속용도체부(21C)는 제3층배선(11L)과 동일한 배선W로 구성된다. 얇은 도체막(21C1)은 접속용도체부(21C)와 층간절연막(4c)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(21C2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다.Connection purposes body (21C) is a third-layer wiring (11L) and may be of the same structure, the lower portion and a relatively thin conductive film on the side (21C 1) and the thin conductor film (21C 1) relatively thick conductive film surrounded by the It consists of (21C 2). That is, the connection conductor portion 21C is constituted of the same wiring W as the third layer wiring 11L. The thin conductor film 21C 1 is made of a material having a function of improving the adhesion between the connecting conductor portion 21C and the interlayer insulating film 4c and a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film 21C 2 , For example, it consists of tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN.
얇은 도체막(21C1)을 텅스텐 등으로 구성한 경우에는 TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 구성한 경우에 비해 배선저항을 저하시킬 수 있게 된다. 특히 한정되지 않지만, 본 실시예 5에 있어서는 얇은 도체막(21C1)은 제3층배선(11L)의 얇은 도체막(11L1)과 동시에 동일한 재료로 형성되어 있고, 예를 들면 TiN으로 구성되어 있다.In the case where the thin conductor film 21C 1 is made of tungsten or the like, the wiring resistance can be lowered as compared with the case of being made of TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN, or TaSiN. Although not particularly limited, in the fifth embodiment, the thin conductor film 21C 1 is formed of the same material as the thin conductor film 11L 1 of the third layer wiring 11L and is made of, for example, TiN. have.
또, 두꺼운 도체막(21C2)는 접속용도체부(21C)의 본체를 구성하는 부재이고, 예를 들면 Cu 또는 Cu 합금 등과 같은 저저항의 재료로 이루어진다. 단, 접속용도체부(21C)의 구조는 도 36∼도 41에 도시한 구조에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 상기 실시예 1에 있어서 도 3∼도 5를 사용해서 설명한 구조로해도 좋다.The thick conductor film 21C 2 is a member constituting the main body of the connecting conductor portion 21C, and is made of a low resistance material such as Cu or a Cu alloy. However, the structure of the connection conductor portion 21C is not limited to the structure shown in FIGS. 36 to 41, and can be variously changed, and may be the structure described with reference to FIGS. 3 to 5 in the first embodiment.
즉, 두꺼운 도체막(21C2) 및 얇은 도체막(21C1)상에 캡도체막을 마련하는 구조, 두꺼운 도체막(21C2)상에 캡도체막을 마련하고 또한 캡도체막의 상면과 층간절연막(4c)의 상면을 대략 일치시키는 구조, 두꺼운 도체막(21C2)만으로 배선을 구성하는 구조, 두꺼운 도체막(21C2)만으로 배선을 구성한 경우에 그 상면에 캡도체막을 마련하는 구조 등이 있다. 캡도체막은 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다. 도 39, 도 40에 도시한 바와 같이, 접속용도체부(21C)의 평면형상을 배선의 긴쪽방향(X방향)이 Y방향의 배선폭보다 커지도록 구성하는 것에 의해, 상하의 접속용도체부(19C), (20C)의 위치맞춤여유를 X방향에서 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 제3층배선(11L)의 Y방향의 배선피치P를 크게 해도 상하의 접속용도체부(19C), (20C)의 위치맞춤여유를 X방향에서 크게 할 수 있으므로 배선의 고밀도화, 고집적화를 할 수 있다. 또, 배선의 긴쪽방향의 배선길이는 배선폭 이상이고, 배선폭의 2배정도 이하로 하는 것에 의해, 도그본(dog bone)을 사용하지 않고 맞춤여유를 크게 할 수 있음과 동시에, 매립마진을 크게 할 수 있다. 배선피치를 크게할 필요가 없고 고집적화할 수 있다.That is, a structure in which a cap conductor film is provided on the thick conductor film 21C 2 and the thin conductor film 21C 1 , and a cap conductor film is provided on the thick conductor film 21C 2 , and the upper surface of the cap conductor film and the interlayer insulating film 4c are provided. ) there is a structure, a thick conductive film (21C 2) constituting the structure of only the wiring structure to raise the cap film conductors on the upper surface of the case is configured for interconnection only with a thick conductive film (21C 2) such as to substantially match the top surface of the. The cap conductor film is made of tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN, for example. 39 and 40, the planar shape of the connecting conductor portion 21C is configured such that the longitudinal direction (X direction) of the wiring is larger than the wiring width in the Y direction, thereby connecting the upper and lower connecting conductor portions 19C. , The positioning margin of (20C) can be increased in the X direction. As a result, even if the wiring pitch P in the Y-direction of the third layer wiring 11L is increased, the alignment margins of the upper and lower connection conductor portions 19C and 20C can be increased in the X-direction, resulting in higher density and higher integration of the wiring. can do. In addition, the wiring length in the longitudinal direction of the wiring is larger than the wiring width and less than about twice the wiring width, thereby making it possible to increase the fit margin without using a dog bone and to increase the filling gap. can do. The wiring pitch does not need to be enlarged and can be highly integrated.
또, 도 41에 도시한 바와 같이, 접속용도체부(21C)의 평면형상을 배선의 긴쪽방향 및 그 방향에 대해서 교차하는 방향(배선폭방향 즉 Y방향)으로 길어지는 형상으로 해도 좋다. 단, 이 경우도 배선의 긴쪽방향(X방향)이 Y방향의 배선폭보다 커지도록 구성한다. 이 경우, 상하의 접속용도체부(19C), (20C)의 위치맞춤여유를 배선의 긴쪽방향 및 폭방향의 쌍방에서 크게 할 수 있다. 이 때문에 접속용도체부(20C)를 매립하는 접속구멍(8f)의 형성시의 위치맞춤정밀도를 완화할 수 있으므로, 접속구멍(8f)를 용이하게 형성할 수 있게 된다. 또, 접속구멍(8f)의 평면위치가 설계값보다 다소 어긋났더라도 접속용도체부(20C)와 접속용도체부(21C)를 양호하게 접속할 수 있게 된다.As shown in Fig. 41, the planar shape of the connection conductor portion 21C may be a shape that is elongated in the longitudinal direction of the wiring and the direction crossing the direction (wiring width direction, that is, Y direction). However, also in this case, it is comprised so that the longitudinal direction (X direction) of wiring may become larger than the wiring width of a Y direction. In this case, the alignment margin of the upper and lower connection conductor portions 19C and 20C can be increased in both the longitudinal direction and the width direction of the wiring. For this reason, since the alignment precision at the time of formation of the connection hole 8f which fills in the connection conductor part 20C can be relaxed, the connection hole 8f can be formed easily. Further, even if the planar position of the connection hole 8f is slightly shifted from the design value, the connection conductor portion 20C and the connection conductor portion 21C can be satisfactorily connected.
또, 도 42 및 도 43에 도시한 바와 같이, 상기 실시예 1에서 설명한 구조로 해도 좋다. 즉, 접속용도체부(19C)의 상부가 접속용도체부(21C)중으로 돌출한 구조이다. 이 경우는 상기 실시예 1 등에서 설명한 것과 동일한 방법에 의해 형성한다. 즉, 층간절연막(4c)에 형성된 접속구멍(8h)(도 36 참조)내에 접속용도체부(19C)를 매립하여 형성한 후, 접속용홈(5g)(도 36 참조)를 형성하고, 그 후, 도체막을 퇴적시키고 또 CMP처리를 실시해서 그 접속용홈(5g)내에 접속용도체부(21C)를 형성한다.42 and 43, the structure described in the first embodiment may be used. In other words, the upper portion of the connection conductor portion 19C protrudes into the connection conductor portion 21C. This case is formed by the same method as described in the first embodiment and the like. That is, after the connection conductor portion 19C is formed in the connection hole 8h (see Fig. 36) formed in the interlayer insulating film 4c, the connection groove 5g (see Fig. 36) is formed. The conductor film is deposited and subjected to CMP treatment to form the connection conductor portion 21C in the connection groove 5g.
제4층배선(13L)은 상기 실시예 1과 마찬가지로 통상의 배선구조로 되어 있다. 제4층배선(13L)은 접속구멍(8f)내의 접속용도체부(20C)를 통해서 제3층배선(11L) 또는 접속용도체부(21)과 전기적으로 접속되어 있다. 접속용도체부(20C)는 예를 들면 선택CVD법에 의해 형성된 텅스텐 또는 텅스텐합금 등으로 이루어진다.The fourth layer wiring 13L has a normal wiring structure similarly to the first embodiment. The fourth layer wiring 13L is electrically connected to the third layer wiring 11L or the connecting conductor portion 21 through the connection conductor portion 20C in the connection hole 8f. The connecting conductor portion 20C is made of tungsten or tungsten alloy formed by, for example, selective CVD.
즉, 본 실시예 5에 있어서는 Aℓ계재료로 이루어지는 제4층배선(13L)과 Cu계재료로 이루어지는 제3층배선(11L) 또는 접속용도체부(21C)를 직접 접촉시키지 않고 텅스텐계재료로 이루어지는 접속용도체부(20C)를 거쳐서 전기적으로 접속하는 구조로 되어 있다. 이것에 의해, Aℓ과 Cu가 직접 접촉하는 것을 방지하고 그 접촉부에 비저항이 높은 합금층이 형성되버리는 것을 방지할 수 있는 구조로 되어 있다.That is, in the fifth embodiment, the fourth layer wiring 13L made of A1 based material and the third layer wiring 11L made of Cu based material or the connecting conductor portion 21C are not made to directly contact each other. It is structured to electrically connect via the connection conductor part 20C. This prevents the direct contact between Al and Cu and prevents the formation of an alloy layer having a high resistivity at the contact portion.
단, 이와 같은 합금층이 형성되는 것을 방지하는 구조로서는 도 36에 도시한 구조에 한정되지 않고 여러가지 변경가능하며, 도 44∼도 52에 도시한 구조로 해도 좋다. 즉, 도 44는 제4층배선(13L)이 얇은 도체막(13L1)과 그 상층에 적층된 두꺼운 도체막(13L2)로 구성되는 구조이다. 얇은 도체막(13L1)은 제4층배선(13L)과 층간절연막(4d)의 밀착성을 향상시키는 기능이나 두꺼운 도체막(13L2)의 구성원자의 확산을 억제하는 배리어기능을 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들면 텅스텐(W), TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다. 또, 두꺼운 도체막(13L2)는 예를 들면 Aℓ 또는 Aℓ합금 등으로 이루어진다.However, the structure which prevents such an alloy layer from being formed is not limited to the structure shown in FIG. 36, It can variously change, It is good also as a structure shown to FIGS. 44-52. That is, Figure 44 is a structure consisting of the fourth wiring layer conductive film (13L) is thin (13L 1) and a thick conductive film (13L 2) laminated on the upper layer. The thin conductor film 13L 1 is made of a material having a function of improving adhesion between the fourth layer wiring 13L and the interlayer insulating film 4d or a barrier function of suppressing diffusion of members of the thick conductor film 13L 2 . For example, tungsten (W), TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN and the like. The thick conductor film 13L 2 is made of, for example, A1 or A1 alloy.
도 45의 구조에 있어서는 접속구멍(8f)에서 노출되는 제3층배선(11L)의 노출면상에 예를 들면 선택CVD법 등에 의해 형성된 텅스텐 또는 텅스텐합금 등으로 이루어지는 접속용도체부(20C1)이 마련되고, 또한 접속구멍(8f)내에 있어서 접속용도체부(20C1)상에 예를 들면 Aℓ 또는 Aℓ합금 등으로 이루어지는 접속용도체부(20C2)가 마련되어 있다. 제3층배선(13L)은 이 접속용도체부(20C)(20C2, 20C1)을 통해서 제3층배선(11L)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한 (13L)과 (20C)는 동시에 형성해도 좋다. 즉, 이 구조에 있어서는 Aℓ계재료로 이루어지는 제4층배선(13L) 및 접속용도체부(20C2)와 Cu계재료로 이루어지는 제3층배선(11L)과의 접촉부는 텅스텐 등으로 이루어지는 접속용도체부(20C1)을 마련한 구조로 되어 있다. 이것에 의해 그 접촉부에 비정항이 높은 합금층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또, 접속용도체부(20C)의 대부분을 구성하는 접속용도체부(20C2)를 저저항의 Aℓ계재료로 구성한 것에 의해, 상기 접속용도체부의 전체를 텅스텐 등으로 구성한 도 36의 구조에 비해 접속용도체부(20C)의 저항을 낮출 수 있게 되어 있다.In the structure shown in Fig. 45, a connection conductor portion 20C 1 made of tungsten, tungsten alloy or the like formed by, for example, selective CVD is provided on the exposed surface of the third layer wiring 11L exposed by the connection hole 8f. and, also the connection hole connected purpose body (20C 2), within (8f), for example in the connection purpose body (20C 1) made of such as Aℓ or Aℓ alloy are provided. The third wiring layer (13L) is electrically connected to the connection purpose body (20C) (20C 2, 20C 1) a third-layer wiring (11L) via a. In addition, you may form (13L) and (20C) simultaneously. That is, in this structure, the contact portion between the fourth layer wiring 13L made of AL-based material and the connecting conductor portion 20C 2 and the third layer wiring 11L made of Cu-based material is made of tungsten or the like. is a (20C 1) provided with a structure. As a result, it is possible to prevent the alloy layer having a high specificity from being formed at the contact portion. In addition, the connection conductor portion 20C 2 constituting most of the connection conductor portion 20C is made of a low-resistance AL-based material, so that the entire connection conductor portion is connected in comparison with the structure of FIG. 36 composed of tungsten or the like. The resistance of the application body portion 20C can be lowered.
도 46의 구조에 있어서는 제2층배선(11L)의 상부에 캡도체막(11L3)인 마련되어 있다. 캡도체막(11L3)은 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다. 또, 두꺼운 도체막(13L2)는 예를 들면 Aℓ 또는 Aℓ합금 등으로 이루어진다. 그리고, 접속구멍(8f)내에는 제4층배선(13L)과 일체적으로 형성된 Aℓ 또는 Aℓ합금 등으로 이루어지는 도체막이 매립되어 있다. 이 경우도, Aℓ계재료로 이루어지는 제4층배선(13L)과 Cu계재료로 이루어지는 제3층배선(11L)의 접촉부에 텅스텐 등으로 이루어지는 얇은 도체막(11L3)이 마련되므로, 그 접촉부에 비저항이 높은 합금층이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 또한 접속구멍(8f)내에는 저저항의 Aℓ계재료로 매립되므로, 도 36의 경우에 비해 층간접속부의 저항을 낮출 수 있게 되어 있다.In the structure of Figure 46. The cap is provided with a second upper conductive film on the wiring layer (11L) (11L 3). The cap conductor film 11L 3 is made of, for example, tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN. The thick conductor film 13L 2 is made of, for example, A1 or A1 alloy. In the connection hole 8f, a conductor film made of Al or Al alloy formed integrally with the fourth layer wiring 13L is embedded. Also in this case, a thin conductor film 11L 3 made of tungsten or the like is provided at the contact portion of the fourth layer wiring 13L made of the A1 based material and the third layer wiring 11L made of the Cu based material. Since the alloy layer with a high specific resistance can be prevented from being formed, and the connection hole 8f is embedded with a low-resistance AL-based material, the resistance between the interlayer connections can be lowered as compared with the case of FIG.
도 47의 구조에 있어서는 접속구멍(8f)가 얇은 도체막(13Ll)으로 매립되어 있다. 이 경우의 얇은 도체막(13L1)의 구성재료는 상기한 재료와 동일하고, 예를 들면 텅스텐, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN 또는 TaSiN 등으로 이루어진다. 두꺼운 도체막(13L2)는 예를 들면 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 이루어진다.In the structure of FIG. 47, the connection hole 8f is filled with the thin conductor film 13Ll. In this case, the constituent material of the thin conductor film 13L 1 is the same as that described above, and is made of, for example, tungsten, TiN, Ti, Ta, WN, WSiN, TiSiN, TaN or TaSiN. The thick conductor film 13L 2 is made of, for example, A1 or A1 alloy.
도 48의 구조에서는 도 47의 구조에 있어서 얇은 도체막(13L1)상에 두꺼운 도체막(13L2a), (13L2b)가 하층부터 순차 적층되어 있다. 하층측의 두꺼운 도체막(13L2a)는 예를 들면 텅스텐 또는 텅스텐합금으로 이루어지고, 예를 들면 CVD법 또는 스퍼터링법 등에 의해 형성되어 있다. 상층측의 두꺼운 도체막(13L2b)는 예를 들면 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 이루어지고, 예를 들면 CVD법 또는 스퍼터링법에 의해 형성되어 있다.In the structure of FIG. 48, in the structure of FIG. 47, thick conductor films 13L 2a and 13L 2b are laminated sequentially from the lower layer on the thin conductor film 13L 1 . The thick conductor film 13L 2a on the lower layer side is made of, for example, tungsten or a tungsten alloy, and is formed by, for example, CVD or sputtering. The thick conductor film 13L 2b on the upper side is made of, for example, A1 or A1 alloy, and is formed by, for example, CVD or sputtering.
도 49의 구조에서는 Aℓ계로 이루어지는 제4층배선(13L), (BP), Cu계로 이루어지는 제3층배선(11L)을 접속하는 접속용포체부(14C)를 스퍼터링법에 의해 형성한 W, TiN 등의 배리어금속(얇은 도체막)(14C1)과 CVD법에 의해 형성한 W등의 플러그(두꺼운 도체막)(14C2)로 구성되어 있다. 이 구조에 의해 접촉저항을 저감할 수 있다.In the structure of FIG. 49, W, TiN, etc. which formed 14 C of connection body parts which connect the 4th layer wiring 13L which consists of AL system, (BP), and the 3rd layer wiring 11L which consists of Cu system by sputtering method etc. A barrier metal (thin conductor film) 14C 1 and a plug (thick conductor film) 14C 2 such as W formed by the CVD method. This structure can reduce the contact resistance.
이 구조는 스프터링법에 의해 배리어금속을 퇴적한 후. CVD법에 의해 W를 접속구멍(8f)에 매립하도록 퇴적시키고, 그 후 CMP 또는 에치백에 의해 배리어금속(14C1), 플러그(14C2)를 접속구멍(8f)내에만 형성할 수 있다.This structure was deposited after the barrier metal was deposited by sputtering. By depositing W in the connection hole 8f by the CVD method, the barrier metal 14C 1 and the plug 14C 2 can be formed only in the connection hole 8f by CMP or etch back.
또, 접속용도체부(14C)를 CVD법에 의해 TiN을 매립한 플러그(14C2)만으로 구성해도 좋다.The connecting conductor portion 14C may be constituted only of the plug 14C 2 in which TiN is embedded by the CVD method.
도 50의 구조에서는 도 49의 구조에 있어서, 제4층배선(13L), (BP)를 Aℓ계로 이루어지는 두꺼운 도체막(13L2)와 TiN이나 W 등의 고융점금속이나 금속화합물을 성막한 얇은 도체막(13L1)로 구성한다. 이것에 의해 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.In the structure shown in FIG. 49, in the structure shown in FIG. 49, a thin conductor film 13L 2 having the fourth layer wirings 13L and (BP) formed of AL and a thin film formed by forming a high melting point metal or a metal compound such as TiN or W is formed. It is composed of a conductor film (13L 1). This can further improve the reliability.
도 51의 구조에서는 도 49의 구조에 있어서, 접속구멍(8f)내에 배리어금속 및 W를 퇴적한 후, 플러그가공하지 않고 Aℓ계재료를 퇴적하는 것에 의해 W, TiN 등의 배리어금속(얇은 도체막)(13L1), W로 이루어지는 두꺼운 도체막(13L2a) 및 Aℓ계로 이루어지는 두꺼운 도체막(13L2b)로 제4층배선(13L), (BP)를 구성하고 있다. 이와 같이, 플러그가공하지 않고 남기고 Aℓ합금과의 적층배선으로 하는 것에 의해 플러그연마공정의 폐지에 의한 간략화와 적층구조에 의한 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.In the structure of FIG. 51, in the structure of FIG. 49, barrier metal and W, such as W and TiN, are deposited by depositing the barrier metal and W in the connection hole 8f and then depositing the A-based material without plug processing. ) constitute the (13L 1), a fourth wiring layer (13L) with a thick film conductor (13L 2a) and Aℓ thick conductive film (13L made to step 2b) made of W, (BP). In this way, it is possible to simplify the plug polishing step and to improve the reliability of the laminated structure by using the laminated wiring with the Al alloy without leaving the plug processing.
도 52의 구조에서는 도 51의 구조에 있어서, 배리어금속(얇은 도체막)(13L1)을 마련하지 않고, CVD법에 의해 형성된 TiN으로 이루어지는 두꺼운 도체막(13L2a)와 Aℓ계로 이루어지는 두꺼운 도체막(13L2b)로 제4층배선(13L), (BP)를 구성하고 있다. CVD법에 의해 형성된 TiN 막(13L2b)는 층간절연막과의 접착성이 W막보다 양호하므로, 배리어금속(13L1)을 마련하지 않아도 좋고, 제조공정을 저감할 수 있다. 도 51의 구조와 마찬가지로 플러그가공하지 않고 남기고. Aℓ합금과의 적층배선으로 하는 것에 의해 플러그연마공정의 폐지에 의한 간락화와 적층구조에 의한 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.In the structure shown in FIG. 51, in the structure shown in FIG. 51, the thick conductor film 13L 2a made of TiN formed by the CVD method and the thick conductor film made of A1 system are not provided without the barrier metal (thin conductor film) 13L 1 . The fourth layer wirings 13L and BP are formed by 13L 2b . Since the TiN film 13L 2b formed by the CVD method has better adhesion to the interlayer insulating film than the W film, it is not necessary to provide the barrier metal 13L 1 and the manufacturing process can be reduced. It leaves it without a plug process similarly to the structure of FIG. By using the laminated wiring with the A1 alloy, it is possible to simplify the plug polishing process and improve the reliability of the laminated structure.
도 49에 도시한 접속용도체부(14C)의 구조를 접속용도체부(10C), (12C), (18C), (19C), (20C)에 적용해도 좋다. 도 53에는 도 39, 도 40에 도시한 접속용도체부(19C), (20C)에 도 49에 도시한 접속용도체부(14C)의 구조를 적용한 구조를 도시한다. 얇은 도체막(19C1), (20C1)은 배리어금속(14C1)과 마찬가지로 구성되고, 두꺼운 도체막(19C2), (20C2)는 플러그(14C2)와 마찬가지로 구성된다.The structure of the connection conductor portion 14C shown in FIG. 49 may be applied to the connection conductor portions 10C, 12C, 18C, 19C, and 20C. FIG. 53 shows a structure in which the structures of the connecting conductor portions 14C shown in FIG. 49 are applied to the connecting conductor portions 19C and 20C shown in FIGS. 39 and 40. The thin conductor films 19C 1 and 20C 1 are configured similarly to the barrier metal 14C 1 , and the thick conductor films 19C 2 and 20C 2 are configured similarly to the plug 14C 2 .
도 54는 도 53에 도시한 제3층배선(11L), (21C)를 이중대머신에 의해 형성한 구조를 도시한 도면이다. 이 구조는 접속구멍(5g), (8h)를 형성한 후 스퍼터링법에 의해 배리어금속을 퇴적시키고, 그 후 Cu를 예를 들면 스퍼터법에 의해 얇게 형성한 후 또 전해도금법을 사용해서 접속구멍(5g), (8h)에 매립하도록 형성한다. 그 후, CMP에 의해 배리어금속으로 이루어지는 얇은 도체막(21C1)과 Cu로 이루어지는 두꺼운 도체막(21C2)로 구성되는 제3층배선(11L), (21C)가 형성된다. (21C)를 적어도 배선의 긴쪽방향을 따라 (8h)보다 평면적으로 길게 형성하는 것에 의해 (5g), (8h)를 동시에 Cu로 매립할 때의 실효적인 애스펙트비를 저하할 수 있고, Cu 매립의 용이화를 도모할 수 있게 된다.FIG. 54 is a view showing a structure in which the third layer wirings 11L and 21C shown in FIG. 53 are formed by a double machine. In this structure, after forming the connection holes 5g and 8h, the barrier metal is deposited by the sputtering method, and then Cu is thinly formed by, for example, the sputtering method, and then the connection hole (using electroplating method) is used. 5g) and (8h). Thereafter, CMP forms third layer wirings 11L and 21C composed of a thin conductor film 21C 1 made of a barrier metal and a thick conductor film 21C 2 made of Cu. By forming (21C) planarly longer than (8h) along at least the longitudinal direction of the wiring, the effective aspect ratio when the (5g) and (8h) are buried in Cu at the same time can be reduced, and the It becomes easy to plan.
도 55a, 도 55b는 도 39에 도시한 접속용도체부(21C)를 긴쪽방향(X방향)으로 어긋나게 한 변형예를 도시한 도면이다. 도 55a는 제2층배선(9L)∼제4층배선(13L)의 일부를 도시한 주요부평면도이고, 도 55b는 도 55a의 C-C선을 따른 주요부단면도이다. 이것에 의해 인접하는 제2층배선(9L)의 피치P1의 위치에 제2층배선(9L)을 형성해도 접속용도체부(21C)를 마련할 수 있다.55A and 55B are views showing a modification in which the connecting conductor portion 21C shown in FIG. 39 is shifted in the longitudinal direction (X direction). FIG. 55A is a main part plan view showing a part of the second layer wiring 9L to the fourth layer wiring 13L, and FIG. 55B is a main part cross sectional view along the CC line of FIG. 55A. Thus, even when the second layer wiring 9L is formed at the position of the pitch P 1 of the adjacent second layer wiring 9L, the connection conductor portion 21C can be provided.
도 56은 도39에 도시한 접속용도체부(21C)를 접속구멍(8f)가 배치되는 경우에만 긴쪽방향(X방향)과 수직인 방향으로 피치P를 변경하지 않을 정도로 두껍게 한 변형예를 도시한 도면이다. 도 56에 도시한 접속용도체부(21C)를 도 55a, 도 55b에 도시한 접속용도체부(21C)에 적용해도 좋다.FIG. 56 shows a modification in which the connecting conductor portion 21C shown in FIG. 39 is thickened so as not to change the pitch P in the direction perpendicular to the longitudinal direction (X direction) only when the connecting hole 8f is disposed. Drawing. The connecting conductor portion 21C shown in FIG. 56 may be applied to the connecting conductor portion 21C shown in FIGS. 55A and 55B.
실시예 6Example 6
도 57은 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 주요부단면도, 도 58, 도 59는 도 57의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도이다.Fig. 57 is a sectional view of the main part of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention. Figs. 58 and 59 are sectional views of the main part in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of Fig. 57.
우선, 본 실시예 6의 반도체집적회로장치의 구조를 도 57을 사용해서 설명한다.First, the structure of the semiconductor integrated circuit device of the sixth embodiment will be described with reference to FIG.
제1층배선(6L)은 W(텅스텐)과 같은 Cu(동)계 이외의 도전재료로 구성되고, 제2층배선(9L), 제3층배선(11L)은 실시예 5와 마찬가지로 Cu계의 도전재료로 구성된다.The first layer wiring 6L is made of a conductive material other than the Cu (copper) system such as W (tungsten), and the second layer wiring 9L and the third layer wiring 11L are Cu-based, as in the fifth embodiment. It consists of a conductive material.
제1층배선(6L)은 예를 들면 MISFET로 구성된 논리회로내를 결선하는 배선이나 논리회로간을 결선하는 배선에 사용되고, 제2층배선(9L), 제3층배선(11L)에 비해 비교적 짧은 배선길이로 구성된다.6L of 1st layer wiring is used for the wiring which connects in the logic circuit comprised by MISFET, and the wiring between logic circuits, for example, and is comparatively compared with 2nd layer wiring 9L and 3rd layer wiring 11L. It consists of short wiring length.
제2층배선(9L), 제3층배선(11L)은 예를 들면 논리회로간을 결선하는 배선에 사용되고, 한쪽이 X방향, 다른 쪽이 Y방향으로 연장하도록 구성된다.The 2nd layer wiring 9L and the 3rd layer wiring 11L are used for the wiring which connects between logic circuits, for example, and is comprised so that one side may extend in an X direction, and the other may extend in a Y direction.
제1층배선(6L)을 W막으로 구성하는 것에 의해 제1층배선(6L)을 미세패턴으로 형성할 수 있고, 고집적화를 도모할 수 있음과 동시에, 전자이동내성을 높게 할 수 있다.By constituting the first layer wiring 6L with the W film, the first layer wiring 6L can be formed in a fine pattern, high integration can be achieved, and electron transfer resistance can be enhanced.
또, 제1층배선(6L)에 Cu계의 도전재료를 사용하고 있지 않으므로, Cu의 반도체기판(1)로의 확산을 저감할 수 있고 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, since Cu-based conductive materials are not used for the first layer wiring 6L, diffusion of Cu into the semiconductor substrate 1 can be reduced and reliability can be improved.
제2층배선(9L), 제3층배선(11L)을 Cu계의 도전재료로 구성하는 것에 의해 배선의 비저항이 저감되고 고속동작이 가능하게 된다.By configuring the second layer wiring 9L and the third layer wiring 11L with a Cu-based conductive material, the specific resistance of the wiring is reduced and high-speed operation is possible.
접속용도체부(7C), (18C), (19C), (20C), (21C)는 각각 도 49에 도시한 접속용도체부(14C)와 마찬가지로 스퍼터링법에 의해 형성한 W로 이루어지는 배리어금속(얇은 도체막)(14C1)과 W로 이루어지는 플러그(두꺼운 도체막)(14C2)로 구성된다.The connecting conductor portions 7C, 18C, 19C, 20C, and 21C are made of W, formed by sputtering, similarly to the connecting conductor portion 14C shown in FIG. 49 (thin). Conductor film) 14C 1 and a plug (thick conductor film) 14C 2 composed of W.
제4층배선(13L), 제5층배선(102)는 예를 들면 Aℓ(알루미늄)계의 도전재료로 구성된다.The fourth layer wiring 13L and the fifth layer wiring 102 are made of, for example, an aluminum-based conductive material.
제4층배선(13L)은 W, TiN 등의 배리어금속(얇은 도체막(13L1), (13L3)사이에 Aℓ 또는 Aℓ합금으로 이루어지는 두꺼운 도체막(13L2)를 배치한 적층구조로 구성된다.The fourth layer wiring 13L has a laminated structure in which a thick conductor film 13L 2 made of Al or Al alloy is disposed between barrier metals (thin conductor films 13L 1 and 13L 3 ) such as W and TiN. do.
Aℓ계의 도전재료로 구성되는 제4층배선(13L)과 Cu계의 도전재료로 구성되는 제3층배선(11L)을 W로 이루어지는 접속용도체부(20C)를 거쳐서 전기적으로 접속하는 것에 의해, Aℓ과 Cu에 의해 접촉부에 비저항이 높은 합금층이 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 제4층배선(13L)은 도 44∼도 52에 도시한 배선구조로 구성해도 좋다.By electrically connecting the fourth layer wiring 13L made of the Al-based conductive material and the third layer wiring 11L made of the Cu-based conductive material through the connection conductor portion 20C made of W, It is possible to prevent the formation of an alloy layer having a high resistivity at the contact portion by Al and Cu. The fourth layer wiring 13L may be configured by the wiring structure shown in FIGS. 44 to 52.
또, 제5층배선(102)는 접속용도체부를 거치지 않고 제4층배선(13L)에 전기적으로 접속되지만, 이것에 한정되지 않고 제4층배선(13L)과 제3층배선(11L) 사이의 접속과 동일하도록 접속용도체부(20C)와 동일한 구조의 접속용도체부를 거쳐서 제5층배선(102)와 제4층배선(13L)을 전기적으로 접속해도 좋다.In addition, although the fifth layer wiring 102 is electrically connected to the fourth layer wiring 13L without passing through the connecting conductor portion, the fifth layer wiring 102 is not limited to this, and is arranged between the fourth layer wiring 13L and the third layer wiring 11L. The fifth layer wiring 102 and the fourth layer wiring 13L may be electrically connected to each other via the connection conductor portion having the same structure as the connection conductor portion 20C.
또, 제5층배선(102)를 제4층배선(13L)과 마찬가지로 적층구조로 구성해도 좋다.In addition, the fifth layer wiring 102 may be formed in a stacked structure similarly to the fourth layer wiring 13L.
제5층배선(102)상에 예를 들면 실리콘산화막으로 이루어지는 절연막(104)가 형성되고, 절연막(104)에 형성된 개구부에 하부전극(106)이 형성된다. 제5층배선(102)는 하부전극(106)을 거쳐서 땜납범프로 이루어지는 범프전극(108)에 전기적으로 접속되고, 하부전극(106)은 예를 들면 배리어금속으로 구성된다.An insulating film 104 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the fifth layer wiring 102, and a lower electrode 106 is formed in an opening formed in the insulating film 104. The fifth layer wiring 102 is electrically connected to the bump electrode 108 made of solder bumps via the lower electrode 106, and the lower electrode 106 is made of, for example, a barrier metal.
이하, 도 58, 도 59를 사용해서 제1층배선(6L), 접속용도체부(7C)의 형성방법을 간단히 설명한다.A method of forming the first layer wiring 6L and the connecting conductor portion 7C will be briefly described below with reference to FIGS. 58 and 59.
도 8과 마찬가지로 층간절연막(4a)에 접속구멍(8a)를 형성한 후, 도 58에 도시한 바와 같이, W로 이루어지는 얇은 도체막(7C1)을 스퍼터링법에 의해 퇴적시키고, 다음에 CVD법에 의해 W로 이루어지는 두꺼운 도체막(7C2)를 접속구멍(8a)를 매립하도록 퇴적한다.As shown in Fig. 8, after the connection holes 8a are formed in the interlayer insulating film 4a, as shown in Fig. 58, a thin conductor film 7C 1 made of W is deposited by sputtering, followed by the CVD method. The thick conductor film 7C 2 made of W is deposited so as to fill the connection hole 8a.
다음에, 도 59에 도시한 바와 같이, 이 퇴적막을 예를 들면 CMP법에 의해 연마해서 접속구멍(8a)내에 W로 이루어지는 얇은 도체막(7C1)과 W로 이루어지는 두꺼운 도체막(7C2)를 매립한다.Next, as shown in Figure 59, a film is deposited for example by polishing by CMP thick conductor made of a thin conductive film (7C 1) and W made of W in the connection hole (8a) film (7C 2) Landfill.
다음에, 예를 들면 PVD법에 의해 W막을 퇴적한 후, 에칭에 의해 패터닝해서 제1층배선(6L)을 형성한다. 또한, 여기서는 (6L)을 PVD법에 의한 W막으로 형성하였지만, PVD법에 의한 W막상에 CVD법에 의한 W막을 형성한 적층구조 등 여러가지 변경이 가능하다.Next, the W film is deposited by, for example, PVD, and then patterned by etching to form the first layer wiring 6L. In addition, although (6L) was formed by the W film | membrane by PVD method here, various changes, such as a laminated structure in which the W film | membrane by CVD method was formed on the W film | membrane by PVD method, are possible.
다음에, 예를 들면 CVD법에 의해 실리콘산화막을 퇴적한 후, 실리콘산화막을 CMP법에 의해 연마해서 표면이 평탄화된 층간절연막(4b)를 형성한다.Next, after the silicon oxide film is deposited by, for example, CVD, the silicon oxide film is polished by the CMP method to form an interlayer insulating film 4b having a flattened surface.
이후의 공정은 상술한 실시예 1∼5와 마찬가지로 형성된다.Subsequent processes are formed similarly to Examples 1-5 mentioned above.
본 실시예 6의 반도체집적회로장치는 범프전극(108)을 사용하고 있지만, 도 60에 도시한 바와 같이, 제5층배선(102)로 구성되는 본딩패드에 본딩와이어(110)을 전기적으로 접속해도 좋다.The semiconductor integrated circuit device of the sixth embodiment uses the bump electrode 108, but as shown in FIG. 60, the bonding wire 110 is electrically connected to a bonding pad composed of the fifth layer wiring 102. As shown in FIG. You may also
또, 본 실시예 6의 반도체집적회로장치는 5층의 배선층으로 구성하고 있지만 7층의 배선층으로 구성하고, 제2층배선~제5층배선을 Cu계의 도전재료로 구성하고, 제6층배선~제7층배선을 Aℓ계의 도전재료로 구성해도 좋다. 이 경우, 제2층배선과 제4층배선은 동일한 방향으로 연장하도록 구성하고, 제3층배선과 제5층배선은 동일 방향으로 연장하도록 구성해서 논리회로간을 접속하는 배선으로서 사용된다. 또, 본 실시예 6에서는 접속용도체부(19C)와 접속용도체부(20C)가 접속되는 부분에 위치한 제3층배선층중에 적어도 배선의 긴쪽방향을 따라 접속용도체부(19C), (20C) 보다 평면적으로 길게 형성된 접속용도체부(21C)를 마련하고 있지만, 접속용도체부(21C)에 대한 구조를 제2, 3, 4, 5층으로 마련해도 좋다.The semiconductor integrated circuit device according to the sixth embodiment is composed of five wiring layers, but is composed of seven wiring layers, and the second to fifth layer wirings are made of a Cu-based conductive material, and the sixth layer. The wiring to the seventh layer wiring may be made of an Al-based conductive material. In this case, the second layer wiring and the fourth layer wiring are configured to extend in the same direction, and the third layer wiring and the fifth layer wiring are configured to extend in the same direction and used as wiring for connecting the logic circuits. Further, in the sixth embodiment, the third-layer wiring layer located at the portion where the connection conductor portion 19C and the connection conductor portion 20C are connected is at least planar than the connection conductor portions 19C and 20C along the longitudinal direction of the wiring. Although the connection conductor part 21C formed long was provided, the structure with respect to the connection conductor part 21C may be provided in 2nd, 3rd, 4th, and 5th layer.
도 61에 실시예 1∼6에 설명한 반도체집적회로장치의 평면레이아웃을 도시한다.61 shows the planar layout of the semiconductor integrated circuit device described in Embodiments 1 to 6. FIG.
게이트어레이(200)이 반복되어 배치되고, 각 게이트어레이(200)에는 예를 들면 MISFET, 바이폴라, 저항 등의 집적회로소자가 조합되어 배치된다.The gate array 200 is repeatedly arranged, and integrated circuit elements such as MISFETs, bipolars, resistors, and the like are arranged in each gate array 200.
제1층배선∼제5층배선의 배선패턴을 변경하는 것에 의해 여러가지의 논리회로가 구성되고, 소정의 논리를 갖는 반도체집적회로장치가 형성된다.By changing the wiring patterns of the first to fifth layer wirings, various logic circuits are formed, and a semiconductor integrated circuit device having predetermined logic is formed.
도 62에 게이트어레이(200)과 메모리로서 RAM(400)을 갖는 반도체집적회로장치를 도시한다.FIG. 62 shows a semiconductor integrated circuit device having a gate array 200 and a RAM 400 as a memory.
또, 도 63에 도시한 바와 같이, 여러가지의 기능을 갖는 유닛(400), (500), (600), (700)을 LSI의 성능에 따라 자유롭게 배치해도 좋다.63, the units 400, 500, 600, and 700 having various functions may be freely arranged in accordance with the performance of the LSI.
이와 같이, 본 실시예 5, 6에 의하면, 상기 실시예 1에서 얻어진[8]∼[10]의 효과 이외에 이하의 효과를 얻을 수 있게 된다.As described above, according to the fifth and sixth embodiments, the following effects can be obtained in addition to the effects of [8] to [10] obtained in the first embodiment.
[1]. 미세한 접속구멍(8a)~(8f)내에 CVD법 등을 사용해서 도체막을 충전한 후에 접속구멍(8a)~(8f)보다 평면치수가 큰 배선용홈(5a)~(5f)내에 도체막을 충전하는 것에 의해 매립구조의 제1층배선(6L), 제2층배선(9L) 및 제3층배선(11L)을 형성한 것에 의해, 배선용홈(5a)∼(5f) 및 그것 보다 미세한 접속구멍(8a)∼(8f)의 양쪽에 도체막을 양호하게 매립할 수 있게 된다. 또, 미세한 접속구멍(8a)∼(8f)와 그 위쪽에 위치하는 배선용홈(5a)∼(5f)내에 동시에 CVD법이나 도금법 등을 사용해서 도체막을 충전할 때에 배선용홈(5a)∼(5f)를 접속구멍(8a)∼(8f)보다 평면치수를 크게 하는 것에 의해 도체막을 양호하게 매립할 수 있게 된다.[One]. Filling the conductor film in the fine connection holes 8a to 8f by using the CVD method or the like, and then filling the conductor film into the wiring grooves 5a to 5f having a larger plane dimension than the connection holes 8a to 8f. By forming the first layer wiring 6L, the second layer wiring 9L, and the third layer wiring 11L of the buried structure, the wiring grooves 5a to 5f and finer connection holes ( The conductor film can be satisfactorily embedded in both 8a) to (8f). In addition, the wiring grooves 5a to 5f are simultaneously filled in the fine connection holes 8a to 8f and the wiring grooves 5a to 5f positioned thereon by using the CVD method or the plating method. By increasing the planar dimension than the connection holes 8a to 8f, the conductor film can be well buried.
[2]. 상기 [1]에 의해, 배선층간의 접속상의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. 따라서, 반도체집적회로장치의 제조효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.[2]. By the above [1], the reliability of the connection between the wiring layers can be improved. Therefore, the manufacturing efficiency and reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.
[3]. 상기 [1]에 의해, 매립배선의 미세화를 추진할 수 있게 된다. 따라서, 반도체집적회로장치의 소형화 또는 고집적화를 추진할 수 있게 된다.[3]. [1] enables the miniaturization of the buried wiring to be promoted. Therefore, it is possible to promote miniaturization or high integration of the semiconductor integrated circuit device.
[4]. 상기 [1]에 의해, 어려운 기술을 채용하지 않고 배선용홈(5a)∼(5f) 및 접속구멍(8a)∼(8f)에 도체막을 양호하게 매립할 수 있게 된다.[4]. [1], the conductor film can be well embedded in the wiring grooves 5a to 5f and the connection holes 8a to 8f without employing a difficult technique.
[5]. 상기 [1]에 의해, 매립배선재료로서 Cu 또는 Cu합금 등을 사용한 경우라도 그 매립의 상태를 양호하게 할 수 있게 된다.[5]. According to the above [1], even when Cu, Cu alloy, or the like is used as the embedding wiring material, the state of the embedding can be improved.
[6]. 반도체기판(1)과 직접 접촉하는 제1층배선(6L)은 텅스텐계의 도체재료로 구성하는 것에 의해, 접속구멍(8a)내로의 도체막의 매립상태를 양호하게 유지하면서 Cu원자의 반도체기판(1)측으로의 확산현상에 기인하는 소자불량을 회피할 수 있게 된다. 또, 제1층배선(6L)을 텅스텐계의 도체재료로 구성하는 것에 의해 배선저항의 저감과 EM내성을 향상시킬 수 있게 된다.[6]. The first layer wiring 6L, which is in direct contact with the semiconductor substrate 1, is made of a tungsten-based conductor material, so that the semiconductor substrate of Cu atoms can be maintained while maintaining the state of embedding of the conductor film in the connection hole 8a. It is possible to avoid device defects caused by diffusion phenomenon toward side 1). In addition, by configuring the first layer wiring 6L with a tungsten-based conductor material, the wiring resistance can be reduced and the EM resistance can be improved.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명의 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although it demonstrated concretely according to the Example of this invention made by this inventor, this invention is not limited to the said Example, Of course, various changes are possible in the range which does not deviate from the summary.
예를 들면, 반도체기판에 있어서 접속용도체부와의 접촉부에 예를 들면 텅스텐실리사이드 또는 티탄실리사이드 등과 같은 실리사이드층을 마련해도 좋다.For example, in a semiconductor substrate, a silicide layer such as tungsten silicide or titanium silicide may be provided at the contact portion with the connecting conductor portion.
또, 배선층은 4층∼7층에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변경가능하며, 3층 또는 4층 이상이라도 좋다.The wiring layer is not limited to four to seven layers but can be variously changed, and may be three or four or more layers.
본원에 있어서 개시되는 발명중 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.The effect obtained by the typical thing of the invention disclosed in this application is briefly described as follows.
[1]. 본 발명의 반도체집적회로장치의 제조방법에 의하면, 접속구멍을 도체막으로 충분히 매립하도록 한 후 배선용홈을 형성해서 그것을 도체막으로 매립하도록 한 것에 의해, 배선용홈 및 그것 보다 미세한 접속구멍의 양쪽에 도체막을 양호하게 매립할 수 있게 된다.[One]. According to the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of the present invention, the connection hole is sufficiently filled with a conductor film, and then a wiring groove is formed and embedded in the conductor film, so that both the groove for the wiring and the finer connection hole than that are formed. The conductor film can be buried satisfactorily.
[2]. 본 발명의 반도체집적회로장치의 제조방법에 의하면, 동일 배선층에 치수가 다른 배선용홈 등을 갖는 경우에는 미세한 배선용홈 등과 그것 보다 큰 배선용홈 등으로 매립이 용이한 방법을 선택해서 도체막을 매립하는 것에 의해, 쌍방의 배선용홈내에 도체막을 양호하게 매립할 수 있게 된다.[2]. According to the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of the present invention, in the case of having the wiring grooves having different dimensions in the same wiring layer, the method of embedding the conductor film by selecting a method which is easy to embed into a fine wiring groove or the like for the wiring grooves larger than that. As a result, the conductor film can be satisfactorily embedded in both wiring grooves.
[3]. 상기 [1] 또는 [2]에 의해 배선층간의 접속상의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. 따라서, 반도체집적회로장치의 제조효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. [3]. [1] or [2] can improve the reliability of the connection between the wiring layers. Therefore, the manufacturing efficiency and reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.
[4]. 상기 [1] 또는 [2]에 의해 매립배선의 미세화를 추진할 수 있게 된다. 따라서, 반도체집적회로장치의 소형화 또는 고집적화를 추진할 수 있게 된다.[4]. [1] or [2] enables the miniaturization of the buried wiring to be promoted. Therefore, it is possible to promote miniaturization or high integration of the semiconductor integrated circuit device.
[5]. 상기 [1] 또는 [2]에 의해 여러운 기술을 채용하지 않고, 배선용홈 및 접속구멍에 도체막을 양호하게 매립할 수 있게 된다. 따라서. 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치의 코스트저감을 추진할 수 있게 된다.[5]. [1] or [2] makes it possible to satisfactorily embed the conductor film in the wiring groove and the connection hole without employing any of the various techniques. therefore. The cost reduction of the semiconductor integrated circuit device having the buried wiring can be promoted.
[6]. 상기 [1] 또는 [2]에 의해, 매립배선재료로서 Cu 또는 Cu합금 등을 사용한 경우에도 그 매립상태를 양호하게 할 수 있게 된다.[6]. According to the above [1] or [2], even when Cu or a Cu alloy or the like is used as a buried wiring material, the buried state can be improved.
[7]. 본 발명의 반도체집적회로장치의 제조방법에 의하면, 배선용홈을 포함하는 절연막상에 스퍼터링법 등에 의해 형성한 Cu계의 도체재료를 평탄화하는 것에 의해 배선용홈 등 이외의 영역의 Cu계의 도체재료를 제거해서 매립배선을 형성한 후에 열처리를 실시하는 것에 의해, Cu의 입자성장을 촉진시켜서 EM내성을 향상시킴과 동시에, 평탄화처리시에 Cu계의 도체막의 표면에 발생한 손상이나 산화막 등을 없애고 그 표면을 매끄럽게 하는 것이나 CMP시에 노출하는 절연막표면의 오염을 제거 저감할 수 있으므로, Cu계의 도체재료로 이루어지는 매립배선의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.[7]. According to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a Cu-based conductor material in a region other than a wiring groove is formed by planarizing a Cu-based conductor material formed by a sputtering method or the like on an insulating film including a wiring groove. The heat treatment is performed after the removal and formation of the buried wiring, thereby promoting Cu particle growth to improve EM resistance, and at the same time, eliminating damage and oxide film, etc., generated on the surface of the Cu-based conductor film during planarization. It is possible to smoothen the surface of the insulating film exposed to CMP and to reduce and eliminate the contamination. Thus, the reliability of the buried wiring made of the Cu-based conductor material can be improved.
[8]. 본 발명의 반도체집적회로장치에 의하면, 반도체기판의 상층의 배선층에 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치로서, 상기 매립배선과 반도체기판이 접촉하는 부분의 배선재료를 텅스텐, 텅스텐합금, 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 구성하고, 그 상층이 배선층에 있어서의 매립배선을 동 또는 동합금으로 구성한 것에 의해, 접속구멍내로의 도체막의 매립상태를 양호하게 유지하면서 Cu원자의 반도체기판측으로의 확산을 방지해서 그 확산현상에 기인하는 소자불량을 회피하고, 또한 반도체집적회로장치의 전체적인 배선저항의 저감을 도모해서 신호의 전파속도를 향상시킬 수 있게 된다.[8]. According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, a semiconductor integrated circuit device having a buried wiring in an upper wiring layer of a semiconductor substrate, wherein the wiring material of the portion where the buried wiring and the semiconductor substrate are in contact with each other is tungsten, tungsten alloy, aluminum or aluminum alloy. The upper layer is formed of copper or copper alloy in the wiring layer, thereby preventing the diffusion of Cu atoms to the semiconductor substrate side while maintaining the state of embedding of the conductor film in the connection hole. It is possible to avoid device defects caused and to reduce the overall wiring resistance of the semiconductor integrated circuit device, thereby improving the signal propagation speed.
[9]. 본 발명의 반도체집적회로장치에 의하면, 반도체기판의 상층의 배선층에 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치로서, 상기 배선층중의 최상의 배선층의 배선재료를 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 구성하고, 그 하층의 배선층에 있어서의 매립배선을 동 또는 동합금으로 구성한 것에 의해, 종래의 와이어본딩기술이나 범프전극의 형성기술 등의 조립기술을 그 대로 답습할 수 있다. 따라서, 동계의 도체재료로 이루어지는 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치를 용이하게 조립공정에 도입할 수 있게 된다.[9]. According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, a semiconductor integrated circuit device having buried wiring in an upper wiring layer of a semiconductor substrate, wherein the wiring material of the uppermost wiring layer in the wiring layer is made of aluminum or aluminum alloy, By constituting the buried wiring in copper or copper alloy, conventional assembly techniques such as wire bonding technology and bump electrode formation technology can be followed. Therefore, the semiconductor integrated circuit device having the buried wiring made of the same conductor material can be easily introduced into the assembly process.
[10]. 본 발명의 반도체집적회로장치에 의하면, 반도체기판의 상층의 배선층에 매립배선을 갖는 반도체집적회로장치로서, 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 이루어지는 배선과, 동 또는 동합금으로 이루어지는 배선을 접속하는 경우에는 그들 접합부에 배리어도체막으로서 플러그를 개재시킨 것에 의해, 알루미늄계의 도체재료와 동계의 도체재료를 직접 접촉시킨 경우에 그 접촉부에 비저항이 높은 합금층이 형성되버리는 것을 방지할 수 있으므로, 배선층간의 접속저항을 저하시킬 수 있게 된다.[10]. According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, a semiconductor integrated circuit device having a buried wiring in a wiring layer on an upper layer of a semiconductor substrate, and in the case of connecting wiring made of aluminum or aluminum alloy and wiring made of copper or copper alloy, By interposing a plug as a barrier conductor film, it is possible to prevent the formation of an alloy layer having a high specific resistance at the contact portion when the aluminum-based conductor material is brought into direct contact with the copper-based conductor material, thereby reducing the connection resistance between the wiring layers. You can do it.
[11]. 상기 [8]~[10]에 의해, 동계의 도체재료로 이루어지는 매립배선을 불합리를 발생시키지 않고 반도체집적회로장치의 전체구조에 조립할 수 있게 된다.[11]. [8] to [10] enables the embedded wiring made of the same conductor material to be assembled into the entire structure of the semiconductor integrated circuit device without causing irrationality.
[12]. 또, 본 발명의 반도체집적회로장치에 의하면, 상기 중계용 접속용도체부는 적어도 그 소정의 매립배선의 배선연장방향에 있어서의 길이가 상기 접속구멍의 상기 배선연장방향의 길이보다 길어지도록 형성되어 있는 것에 의해, 중계용의 접속용도체부를 형성하는 접속용홈을 비교적 크게할 수 있으므로, 접속용홈내에 도체막을 양호하게 매립할 수 있다. 따라서, 상하의 배선층간의 전기적인 접속상의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 반도체집적회로장치의 제조효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.[12]. In addition, according to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, the relay connecting conductor portion is formed so that at least the length in the wiring extension direction of the predetermined buried wiring is longer than the length of the wiring extension direction of the connection hole. As a result, the connecting groove for forming the connecting conductor portion for relay can be made relatively large, so that the conductor film can be satisfactorily embedded in the connecting groove. Therefore, the reliability of the electrical connection between the upper and lower wiring layers can be improved, and the manufacturing efficiency and reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.
도 1은 본 발명의 1실시예인 반도체집적회로장치의 주요부단면도,1 is a cross-sectional view of an essential part of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1은 반도체집적회로장치의 제1층배선을 도시한 주요부단면도,2 is a cross-sectional view of an essential part showing a first layer wiring of a semiconductor integrated circuit device;
도 3은 도 2의 배선구조의 변형예를 도시한 단면도,3 is a cross-sectional view showing a modification of the wiring structure of FIG.
도 4는 도 2의 배선구조의 변형예를 도시한 단면도,4 is a cross-sectional view showing a modification of the wiring structure of FIG.
도 5는 도 2의 배선구조의 변형예를 도시한 단면도,5 is a cross-sectional view showing a modification of the wiring structure of FIG.
도 6은 도 1의 반도체집적회로장치의 제2층배선을 도시한 주요부단면도,6 is a cross-sectional view of an essential part showing a second layer wiring of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1;
도 7은 도 1의 반도체집적회로장치의 배선층간접속의 변형예를 도시한 반도체집적회로장치의 주요부단면도,FIG. 7 is a cross-sectional view of principal parts of a semiconductor integrated circuit device, illustrating a variation of interconnection between wiring layers of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1; FIG.
도 8은 도 1의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,FIG. 8 is a cross-sectional view of principal parts in a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1; FIG.
도 9는 도 1의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,9 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1 during a manufacturing step;
도 10은 도 1의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,10 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1 during a manufacturing step;
도 11은 도 1의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,FIG. 11 is a cross sectional view of principal parts of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1 during a manufacturing step; FIG.
도 12는 도 1의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,12 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1 during a manufacturing step;
도 13은 도 1의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부의 일부절단 사시도,13 is a partially cutaway perspective view of a main part in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1;
도 14는 도 1의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부의 일부절단 사시도,14 is a partially cutaway perspective view of a main part in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1;
도 15는 도 1의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부의 일부절단 사시도,15 is a partially cutaway perspective view of a main part in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1;
도 16은 도 1의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부의 일부절단 사시도,16 is a partially cutaway perspective view of a main part in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1;
도 17은 도 1의 반도체집적희로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부의 일부절단 사시도,FIG. 17 is a partially cutaway perspective view of a main part in the manufacturing process of the semiconductor integrated vapor path device of FIG. 1; FIG.
도 18은 도 1의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부의 일부절단 사시도,18 is a partially cutaway perspective view of a main part in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1;
도 19는 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,Fig. 19 is a sectional view of the essential parts of the semiconductor integrated circuit device, which is another embodiment of the present invention, in the manufacturing process;
도 20은 도 19에 계속되는 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,20 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following FIG. 19;
도 21은 도 19에 계속되는 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,21 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following FIG. 19;
도 22는 도 19에 계속되는 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,22 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following FIG. 19;
도 23은 도 19에 계속되는 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,FIG. 23 is a cross sectional view of principal parts of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following FIG. 19; FIG.
도 24는 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 주요부단면도,24 is a cross-sectional view of an essential part of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention;
도 25는 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,Fig. 25 is a cross sectional view of principal parts of a semiconductor integrated circuit device in accordance with another embodiment of the present invention during a manufacturing step thereof;
도 26은 도 25에 계속되는 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,26 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following FIG. 25;
도 27은 도 25에 계속되는 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,27 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following FIG. 25;
도 28은 도 25에 계속되는 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,28 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following FIG. 25;
도 29는 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,29 is a cross sectional view of principal parts of a semiconductor integrated circuit device in accordance with another embodiment of the present invention during a manufacturing step thereof;
도 30은 도 29에 계속되는 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,30 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following FIG. 29;
도 31은 도 29에 계속되는 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,31 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following FIG. 29;
도 32는 도 29에 계속되는 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,32 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device during a manufacturing step following FIG. 29;
도 33은 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 주요부단면도,33 is a cross-sectional view of an essential part of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention;
도 34는 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 주요부단면도,34 is a cross-sectional view of an essential part of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention;
도 35는 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 주요부단면도,35 is a cross-sectional view of an essential part of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention;
도 36은 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 주요부단면도,36 is a cross-sectional view of an essential part of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention;
도 37은 도 36의 반도체집적회로장치의 주요부 확대단면도,37 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 36;
도 38은 도 37에 도시한 반도체집적회로장치의 주요부의 변형예를 도시한 주요부 확대단면도,38 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the main part of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 37;
도 39a는 도 37에 도시한 반도체집적회조장치의 주요부평면도이고, 도 39b, 도 39c는 도 39a에 도시한 반도체집적회로장치의 주요부 확대단면도,39A is an essential part plan view of the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 37, and FIGS. 39B and 39C are enlarged cross-sectional views of an essential part of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 39A;
도 40은 도 39의 반도체집적회로장치의 주요부를 모식적으로 도시한 설명도,40 is an explanatory diagram schematically showing a main part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 39;
도 41은 도 40의 변형예를 모식적으로 도시한 설명도,FIG. 41 is an explanatory diagram schematically showing a modification of FIG. 40; FIG.
도 42는 도 40의 변형예를 모식적으로 도시한 설명도,FIG. 42 is an explanatory diagram schematically showing a modification of FIG. 40; FIG.
도 43은 도 40의 변형예를 모식적으로 도시한 설명도,43 is an explanatory diagram schematically showing a modification of FIG. 40;
도 44는 도 36의 반도체집적회로장치의 주요부의 변형예를 도시한 주요부 확대단면도,44 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the main part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 36;
도 45는 도 36의 반도체집적회로장치의 주요부의 변형예를 도시한 주요부 확대단면도,45 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the main part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 36;
도 46은 도 36의 반도체집적회로장치의 주요부의 변형예를 도시한 주요부 확대단면도,46 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the main part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 36;
도 47은 도 36의 반도체집적회로장치의 주요부의 변형예를 도시한 주요부 확대단면도,47 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the main part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 36;
도 48은 도 36의 반도체집적회로장치의 주요부의 변형예를 도시한 주요부 확대단면도,48 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the main part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 36;
도 49는 도 36의 반도체집적회로장치의 주요부의 변형예를 도시한 주요부 확대단면도,49 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the main part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 36;
도 50은 도 36의 반도체집적회로장치의 주요부의 변형예를 도시한 주요부 확대단면도,50 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the main part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 36;
도 51은 도 36의 반도체집적회로장치의 주요부의 변형예를 도시한 주요부 확대단면도,51 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the main part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 36;
도 52는 도 36의 반도체집적회로장치의 주요부의 변형예를 도시한 주요부 확대단면도,52 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the main part of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 36;
도 53은 도 39c의 반도체집적회로장치의 변형예를 도시한 단면도,53 is a sectional view showing a modification to the semiconductor integrated circuit device of FIG. 39C;
도 54는 도 39c의 반도체집적회로장치의 변형예를 도시한 단면도,54 is a sectional view showing a modification to the semiconductor integrated circuit device of FIG. 39C;
도 55a는 도 39a의 반도체집적회로장치의 변형예를 도시한 평면도,55A is a plan view showing a modification of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 39A;
도 55b는 도 55a에 도시한 반도체집적회로장치의 주요부 확대단면도,55B is an enlarged cross-sectional view of a main part of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 55A;
도 56은 도 39a의 반도체집적회로장치의 변형예를 도시한 평면도,56 is a plan view showing a modification of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 39A;
도 57은 본 발명의 다른 실시예인 반도체집적회로장치의 주요부단면도,57 is a sectional view of the main portion of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention;
도 58은 도 57의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,58 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 57 during a manufacturing step;
도 59는 도 57의 반도체집적회로장치의 제조공정중에 있어서의 주요부단면도,59 is an essential part cross sectional view of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 57 during a manufacturing step;
도 60은 도 57의 반도체집적회로장치의 변형예를 도시한 주요부단면도,60 is a cross-sectional view of a main part showing a modification of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 57;
도 61은 본 발명의 실시예인 반도체집적회로장치의 평면레이아웃도,61 is a plan layout view of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention;
도 62는 도 61의 반도체집적회로장치의 변형예를 도시한 평면레이아웃도,62 is a plan layout diagram showing a modification of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 61;
도 63은 도 61의 반도체집적회로장치의 변형예를 도시한 평면레이아웃도.FIG. 63 is a plan layout showing a modification of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 61;
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