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JP2000332106A - Semiconductor device for its manufacture - Google Patents

Semiconductor device for its manufacture

Info

Publication number
JP2000332106A
JP2000332106A JP11138303A JP13830399A JP2000332106A JP 2000332106 A JP2000332106 A JP 2000332106A JP 11138303 A JP11138303 A JP 11138303A JP 13830399 A JP13830399 A JP 13830399A JP 2000332106 A JP2000332106 A JP 2000332106A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
copper
insulating film
plug
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11138303A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Miyamoto
孝章 宮本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP11138303A priority Critical patent/JP2000332106A/en
Publication of JP2000332106A publication Critical patent/JP2000332106A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent broken wire defects due to electromigration which occurs in fine wiring of copper by forming a pattern for compensation which supplies copper. SOLUTION: This device is equipped with a 1st wire 14; a 2nd copper wire 23 made of copper or copper alloy; 2nd and 3rd insulating films 15 and 19 which are formed between the mentioned wires; a connection hole 20 which reaches the 1st and 2nd wires 14 and 23 and is formed in a 3rd insulating film 19; and a plug 24 which is formed of copper or copper alloy, connects the 1st and 2nd wires 14 and 23, formed in the connection hole 20, further equipped with the pattern 18 for compensation which is made of copper or copper alloy, connects directly to the plug 24, and is formed nearby the connection part between the plug 24 and 1st wire 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、銅を用いた配線構
造を有する半導体装置およびその製造方法に関し、詳し
くは銅のエレクトロマイグレーションに起因する課題を
解決した半導体装置およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a wiring structure using copper and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device and a method of manufacturing the same which have solved the problems caused by copper electromigration.

【0002】[0002]

【従来の技術】ULSIデバイスの高集積化にともな
い、デバイスの配線の寸法ルールは微細化し、配線間容
量の増大による信号遅延がデバイス動作の高速化を妨
げ、重大な問題となっている。この問題を解決するため
に、層間絶縁膜の比誘電率を下げることにより容量を低
減すること、および従来のアルミニウム配線に代わり、
アルミニウムに比べて比抵抗が低く(アルミニウムの比
抵抗=2.7μΩcm、銅の比抵抗=1.72μΩc
m)、さらにエレクトロマイグレーション、ストレスマ
イグレーションに強い銅配線の導入が検討されている。
2. Description of the Related Art With the increase in the integration of ULSI devices, the dimensional rules for device wiring have become finer, and signal delay due to an increase in capacitance between wires has hindered the speeding up of device operation, which has become a serious problem. In order to solve this problem, reducing the relative dielectric constant of the interlayer insulating film to reduce the capacitance, and replacing the conventional aluminum wiring,
Specific resistance lower than aluminum (specific resistance of aluminum = 2.7 μΩcm, specific resistance of copper = 1.72 μΩc
m) Further, introduction of copper wiring resistant to electromigration and stress migration is being studied.

【0003】まず層間絶縁膜の容量低減としては、従来
のシリコン酸化膜系材料(比誘電率はおよそ4.2)に
比べて低い誘電率を有する材料が提案されている。この
低誘電率膜は有機系膜と無機系膜とに大別される。中で
も0.18μm〜0.13μm以降のデバイスに要求さ
れる比誘電率は3以下であり、それを実現する材料には
有機系材料が多い。これらの有機系材料は、膜中に炭素
原子もしくはフッ素原子を含むことで、材料の密度を下
げること、分子自体の分極率を低くすることで、低誘電
率を実現しているとされている。
First, to reduce the capacitance of an interlayer insulating film, a material having a lower dielectric constant than a conventional silicon oxide film-based material (having a relative dielectric constant of about 4.2) has been proposed. This low dielectric constant film is roughly classified into an organic film and an inorganic film. Above all, the relative dielectric constant required for devices of 0.18 μm to 0.13 μm or less is 3 or less, and many organic materials are used to realize the relative dielectric constant. These organic materials are said to have a low dielectric constant by lowering the material density and lowering the polarizability of the molecules themselves by including carbon atoms or fluorine atoms in the film. .

【0004】また銅配線は、バリアメタルとして窒化タ
ンタル、タンタル等の材料を用い、銅の埋め込み方法と
しては電解メッキ技術を用いて形成する技術が開示され
ている。またその銅配線を用いたデバイスが既に開示さ
れている。
Further, a technique is disclosed in which copper wiring is formed by using a material such as tantalum nitride or tantalum as a barrier metal and using an electrolytic plating technique as a method of embedding copper. A device using the copper wiring has already been disclosed.

【0005】一方、従来のアルミニウム配線では、エレ
クトロマイグレーションが発生し易いため、エレクトロ
マイグレーション対策として、補償用配線を形成する提
案が本出願人よりなされ、特開平9−17785号公報
に開示されている。この発明は、アルミニウム配線特有
の問題であったエレクトロマイグレーションによる配線
の断線不良を解消するものであった。
On the other hand, in the conventional aluminum wiring, electromigration is liable to occur. Therefore, as a measure against electromigration, a proposal for forming a compensation wiring has been made by the present applicant and disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-17785. . The present invention has been made to solve the problem of disconnection of wiring due to electromigration, which is a problem peculiar to aluminum wiring.

【0006】また、配線のデザインルールが0.35μ
m世代以前の銅配線では、エレクトロマイグレーション
不良は起こらないものとされてきた。ところが、0.1
8μm世代あたりから銅配線にもアルミニウム配線と同
様のエレクトロマイグレーション不良が発生することを
本発明者は発見した。
In addition, the wiring design rule is 0.35 μm.
It has been assumed that electromigration failure does not occur in copper wiring of the m generation or earlier. However, 0.1
The present inventors have found that the same electromigration failure as the aluminum wiring occurs in the copper wiring from around the 8 μm generation.

【0007】図9に示すように、第1の層間絶縁膜11
1には配線溝112が形成され、その配線溝112には
バリアメタル層113を介して第1の銅配線114が形
成されている。上記第1の層間絶縁膜111上には第1
の銅配線114を覆う第2の層間絶縁膜115が形成さ
れている。この第2の層間絶縁膜115には配線溝11
6が形成され、さらに配線溝116の底部より第1の銅
配線114に達する接続孔117が形成されている。上
記接続孔117および配線溝116の内部にはバリアメ
タル層118を介して銅が埋め込まれ、その埋め込まれ
た銅で配線溝116に第2の銅配線119が形成され、
接続孔117にプラグ120が形成されている。
As shown in FIG. 9, a first interlayer insulating film 11 is formed.
1, a wiring groove 112 is formed, and a first copper wiring 114 is formed in the wiring groove 112 via a barrier metal layer 113. On the first interlayer insulating film 111, a first
A second interlayer insulating film 115 covering the copper wiring 114 is formed. In the second interlayer insulating film 115, the wiring groove 11 is formed.
6, and a connection hole 117 reaching the first copper wiring 114 from the bottom of the wiring groove 116 is formed. Copper is buried in the connection hole 117 and the wiring groove 116 via a barrier metal layer 118, and a second copper wiring 119 is formed in the wiring groove 116 with the buried copper.
The plug 120 is formed in the connection hole 117.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】銅配線の寸法ルールは
比較的緩いものであり、より微細化された寸法ルールに
銅配線を適用するには多くの問題がある。それらを以下
に説明する。
The dimensional rules of copper wiring are relatively loose, and there are many problems in applying copper wiring to finer dimensional rules. They are described below.

【0009】接続孔の内部に銅を埋め込むには、通常、
電解メッキを用いる。この電解メッキを行う際には、予
めスパッタリングにより接続孔の内部に銅のシード層を
形成している。しかしながら、接続孔のアスペクト比が
増大するにつれて、接続孔内の側壁における銅のシード
層のカバリッジが著しく劣化する。この部分の銅のシー
ド層はスパッタリングの特性により非常に薄く形成され
る。そのため、電解メッキにより接続孔を銅で埋め込む
ことでプラグを形成する際に、ボイド(空洞)が発生し
易くなる。このようなボイドがある埋め込みプラグでは
電流導通時にボイドが次第に大きくなり最終的には断線
に至る。
In order to bury copper inside the connection hole, usually,
Electrolytic plating is used. When performing this electrolytic plating, a copper seed layer is formed inside the connection holes by sputtering in advance. However, as the aspect ratio of the via increases, the coverage of the copper seed layer on the sidewalls within the via becomes significantly degraded. The copper seed layer in this portion is formed very thin due to the characteristics of sputtering. Therefore, when a plug is formed by filling the connection hole with copper by electrolytic plating, a void (cavity) is easily generated. In a buried plug having such voids, the voids gradually become larger at the time of current conduction, and eventually lead to disconnection.

【0010】また、図10に示すように、銅を埋め込ん
で形成したプラグ120では、第2の層間絶縁膜115
への銅の拡散を防止するために、窒化タンタル、タンタ
ル等からなるバリアメタル層118を接続孔117の内
面に形成しているが、このバリアメタル層118の存在
が接続孔117内におけるプラグ120の寿命劣化の原
因となっている。銅からなる配線構造においては、電子
- が第1の銅配線114からプラグ120を通って、
第2の銅配線119に向かって流れた場合、エレクトロ
マイグレーション現象によってプラグ120内の銅は第
2の配線119方向に向かって移動する。この場合、プ
ラグ120の最下層部はバリアメタル層118が形成さ
れているため、第1の銅配線114から銅の供給が遮断
されている。このため、プラグ120内の銅が移動した
部分で銅が不足し、ボイド131が発生する。
[0010] As shown in FIG. 10, in a plug 120 formed by burying copper, a second interlayer insulating film 115 is formed.
A barrier metal layer 118 made of tantalum nitride, tantalum, or the like is formed on the inner surface of the connection hole 117 in order to prevent copper from diffusing into the connection hole 117. Causes the life of the battery to deteriorate. In the wiring structure made of copper, electrons e pass through the plug 120 from the first copper wiring 114,
When flowing toward the second copper wiring 119, the copper in the plug 120 moves toward the second wiring 119 due to the electromigration phenomenon. In this case, since the barrier metal layer 118 is formed on the lowermost layer of the plug 120, the supply of copper from the first copper wiring 114 is cut off. For this reason, copper is insufficient at the portion of the plug 120 where copper has moved, and voids 131 are generated.

【0011】特に、従来、銅配線のエレクトロマイグレ
ーションは無視できるとされてきたが、本発明者の実験
によれば、0.18μm程度の微細配線では、銅配線と
いえどもエレクトロマイグレーションを無視することが
できない。特に500kA/cm2 以上の電流密度とな
る電流が流れる場合にはエレクトロマイグレーションを
無視することはできないことを、本発明者は見いだし
た。
In particular, conventionally, it has been considered that electromigration of copper wiring can be neglected. However, according to an experiment conducted by the present inventors, it is necessary to ignore electromigration even for copper wiring for fine wiring of about 0.18 μm. Can not. The present inventor has found that electromigration cannot be ignored particularly when a current having a current density of 500 kA / cm 2 or more flows.

【0012】上記説明したように、ボイドを生じると、
ボイドを生じた部分で接続不良となり、配線信頼性を著
しく損なうことになる。そして、銅配線は当初期待して
いた配線寿命が得られず、場合によっては従来のアルミ
ニウム配線とタングステンプラグとを用いた配線構造よ
りも配線寿命が劣る場合もあった。
As described above, when a void occurs,
A connection failure occurs at the portion where the void is generated, and wiring reliability is significantly impaired. In addition, the copper wiring did not have the expected wiring life, and in some cases, the wiring life was inferior to the conventional wiring structure using an aluminum wiring and a tungsten plug.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体装置およびその製造方法で
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a semiconductor device and a method of manufacturing the same to solve the above-mentioned problems.

【0014】第1の半導体装置は、第1の配線と、銅も
しくは銅合金からなる第2の銅配線と、第1の配線と第
2の配線との間に形成した絶縁膜と、第1の配線と第2
の配線とに達するもので絶縁膜中に形成した接続孔と、
銅もしくは銅合金からなり第1の配線と第2の配線とを
接続するもので接続孔の内部に形成したプラグとを備
え、銅もしくは銅合金からなりプラグに直接に接続する
ものでそのプラグと第1の配線との接続部近傍に形成し
た補償用パターンを備えたものである。
The first semiconductor device comprises a first wiring, a second copper wiring made of copper or a copper alloy, an insulating film formed between the first wiring and the second wiring, Wiring and the second
A connection hole formed in the insulating film and reaching the wiring of
A plug made of copper or a copper alloy for connecting the first wiring and the second wiring and having a plug formed inside the connection hole, and a plug made of copper or a copper alloy and directly connected to the plug, It is provided with a compensating pattern formed near the connection with the first wiring.

【0015】上記構成の第1の半導体装置では、例えば
電流が第2の配線からプラグを通って第1の配線に流れ
る場合、電子は電流とは逆に第1の配線からプラグを通
って第2の配線へ流れる。このとき、エレクトロマイグ
レーションが起こる。すなわち、プラグ中の銅原子が電
子の流れる方向と同様な第2の配線方向に移動しようと
する。そのため、プラグの第1の配線側にボイドが発生
しようとする。
In the first semiconductor device having the above structure, for example, when a current flows from the second wiring through the plug to the first wiring, electrons flow through the plug from the first wiring in the opposite direction to the current. 2 flows to the wiring. At this time, electromigration occurs. That is, the copper atoms in the plug tend to move in the second wiring direction, which is the same as the direction in which electrons flow. Therefore, a void tends to be generated on the first wiring side of the plug.

【0016】本構成では銅もしくは銅合金からなりプラ
グに直接に接続するものでそのプラグと第1の配線との
接続部近傍に形成した補償用パターンが備えられている
ことから、その補償用パターンよりプラグへ銅原子が供
給される。そのため、従来の配線構造では発生していた
プラグ中のボイドは発生せず、第1の配線とプラグとの
良好な接続が保たれる。よって、エレクトロマイグレー
ションによる配線の断線の発生がなくなるので、配線信
頼性の高い半導体装置となる。
In this configuration, the compensation pattern is made of copper or a copper alloy and is directly connected to the plug. The compensation pattern formed near the connection between the plug and the first wiring is provided. Copper atoms are supplied to the plug. Therefore, voids in the plug, which have occurred in the conventional wiring structure, do not occur, and good connection between the first wiring and the plug is maintained. Therefore, the occurrence of disconnection of the wiring due to electromigration is eliminated, and the semiconductor device has high wiring reliability.

【0017】第2の半導体装置は、銅もしくは銅合金か
らなる第1の配線と、銅もしくは銅合金からなる第2の
銅配線と、第1の配線と第2の配線との間に形成した絶
縁膜と、第2の配線から第1の配線に達するもので絶縁
膜中に形成した接続孔と、第1の配線と第2の配線とを
接続するもので接続孔の内部に形成したプラグとを備え
た半導体装置において、プラグはタングステンからな
り、銅もしくは銅合金からなり少なくとも電流がプラグ
方向に流れ出る側の配線に連続もしくは直接に接続する
ものでプラグとの接続部近傍に形成した補償用パターン
を備えたものである。
The second semiconductor device is formed with a first wiring made of copper or a copper alloy, a second copper wiring made of copper or a copper alloy, and between the first wiring and the second wiring. An insulating film, a connection hole formed in the insulating film to reach the first wiring from the second wiring, and a plug formed inside the connection hole for connecting the first wiring and the second wiring. And a plug made of tungsten, made of copper or a copper alloy, connected at least continuously or directly to the wiring on the side where current flows out in the plug direction, and used for compensation formed near the connection portion with the plug. It has a pattern.

【0018】上記構成の第2の半導体装置では、電流が
第1の配線からタングステンプラグを通って第2の配線
に流れる場合、電子は電流とは逆に第2の配線からタン
グステンプラグを通って第1の配線へ流れる。そのと
き、エレクトロマイグレーションが起こる。すなわち、
第1の配線中の銅原子が電子の流れる方向と同様な方向
に移動しようとする。そのため、第1の配線のタングス
テンプラグとの接続部分でボイドが発生しようとする。
そのとき、第1の配線に連続もしくは直接に接続する補
償用パターンより第1の配線へ銅原子が供給されるた
め、従来の配線構造では発生していた第1の配線中のボ
イドの発生は抑えられ、第1の配線とタングステンプラ
グとの良好な接続が保たれる。一方、電流が上記説明と
は逆に流れた場合には、第2の配線に連続もしくは直接
に接続する補償用パターンより第2の配線へ銅原子が供
給されるため、従来の配線構造では発生していた第2の
配線中のボイドの発生は抑えられ、第2の配線とタング
ステンプラグとの良好な接続が保たれる。よって、エレ
クトロマイグレーションによる配線の断線の発生がなく
なるので、配線信頼性の高い半導体装置となる。
In the second semiconductor device having the above structure, when a current flows from the first wiring through the tungsten plug to the second wiring, electrons flow from the second wiring through the tungsten plug in reverse to the current. It flows to the first wiring. At that time, electromigration occurs. That is,
Copper atoms in the first wiring tend to move in the same direction as the direction in which electrons flow. For this reason, voids tend to be generated at the connection portion between the first wiring and the tungsten plug.
At that time, since copper atoms are supplied to the first wiring from the compensation pattern connected continuously or directly to the first wiring, the generation of voids in the first wiring which occurred in the conventional wiring structure is reduced. Thus, good connection between the first wiring and the tungsten plug is maintained. On the other hand, when a current flows in the opposite direction to the above description, copper atoms are supplied to the second wiring from a compensation pattern connected continuously or directly to the second wiring. The occurrence of voids in the second wiring, which has been performed, is suppressed, and good connection between the second wiring and the tungsten plug is maintained. Therefore, the occurrence of disconnection of the wiring due to electromigration is eliminated, and the semiconductor device has high wiring reliability.

【0019】第1の半導体装置の製造方法は、第1の絶
縁膜に溝配線構造の第1の配線を形成した後、第1の絶
縁膜上に第1の配線を被覆する第2の絶縁膜を形成する
工程と、第2の絶縁膜にプラグの断面積よりも広い底面
積を有する凹部を形成する工程と、凹部の内部にバリア
メタル層を介して銅もしくは銅合金を埋め込み、補償用
パターンを形成する工程と、第2の絶縁膜上に補償用パ
ターンを被覆する第3の絶縁膜を形成する工程と、第3
の絶縁膜に第2の配線を形成するための溝と該溝の底部
より補償用パターンに通じる接続孔とを形成する工程
と、接続孔の側壁および溝の内面にバリアメタル層を形
成した後、接続孔および溝を銅もしくは銅合金で埋め込
み、溝の内部に第2の配線を形成するととに接続孔の内
部にプラグを形成する工程とを備えた製造方法である。
In the first method of manufacturing a semiconductor device, a first wiring having a trench wiring structure is formed in a first insulating film, and then a second insulating film covering the first wiring on the first insulating film is formed. Forming a film, forming a recess having a bottom area larger than the cross-sectional area of the plug in the second insulating film, embedding copper or a copper alloy into the recess via a barrier metal layer, A step of forming a pattern, a step of forming a third insulating film covering the compensation pattern on the second insulating film,
Forming a groove for forming a second wiring in the insulating film and a connection hole communicating with the compensation pattern from the bottom of the groove, and forming a barrier metal layer on the side wall of the connection hole and on the inner surface of the groove. Burying the connection hole and the groove with copper or a copper alloy, forming a second wiring inside the groove, and forming a plug inside the connection hole.

【0020】上記構成の第1の半導体装置の製造方法で
は、第1の配線に直接に達するように接続孔を形成せず
に、第1の配線に接続するものでバリアメタル層で底面
および側面を包んだ補償用パターンを形成し、その補償
用パターンに達するように接続孔を形成している。しか
も、その接続孔の側壁のみにバリアメタル層を形成し
て、接続孔の内部に銅もしくは銅合金を埋め込むことで
プラグを形成していることから、プラグはバリアメタル
を介することなく直接的に補償用パターンに接続され
る。したがって、第1の配線からプラグを介して第2の
配線に電子が流れた場合、エレクトロマイグレーション
が発生しても、補償用パターンからプラグ方向に向かっ
て銅原子が供給されるので、プラグの下部のバリアメタ
ル層近傍でボイドが発生することがなくなる。すなわ
ち、たとえエレクトロマイグレーションが発生しても、
プラグと第1の配線との接続は確実に保持される。
In the method of manufacturing a first semiconductor device having the above-described structure, a connection hole is not formed so as to directly reach the first wiring, and the connection is made to the first wiring. Is formed, and a connection hole is formed so as to reach the compensation pattern. In addition, since a barrier metal layer is formed only on the side wall of the connection hole and a plug is formed by embedding copper or a copper alloy inside the connection hole, the plug is directly connected without the barrier metal. Connected to the compensation pattern. Therefore, when electrons flow from the first wiring to the second wiring via the plug, even if electromigration occurs, copper atoms are supplied from the compensation pattern toward the plug, so that the lower part of the plug is No void is generated in the vicinity of the barrier metal layer. That is, even if electromigration occurs,
The connection between the plug and the first wiring is securely held.

【0021】第2の半導体装置の製造方法は、プラグと
接続するもので銅もしくは銅合金からなる配線を形成す
る工程を備えた半導体装置の製造方法において、プラグ
をタングステンで形成し、プラグとの接続部近傍に銅も
しくは銅合金からなる補償用パターンを配線と同時に配
線と一体に形成することを特徴とする製造方法である。
According to a second method of manufacturing a semiconductor device, a method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming a wiring made of copper or a copper alloy to be connected to a plug is provided. A manufacturing method characterized in that a compensation pattern made of copper or a copper alloy is formed in the vicinity of a connection portion together with a wiring and integrally with the wiring.

【0022】上記構成の第2の半導体装置の製造方法で
は、配線間を接続するプラグを、エレクトロマイグレー
ションを起こさないとされているタングステンで形成す
ることから、プラグに電流がながれてもそのプラグ部分
にボイドの発生は起こらない。また、プラグとの接続部
近傍に銅もしくは銅合金からなる補償用パターンを配線
と同時に配線と一体に形成することから、たとえエレク
トロマイグレーションにより、プラグが接続される部分
にボイドが発生しようとしても、配線には補償用パター
ンから銅原子が供給される。そのため、配線にはボイド
が発生することはなく、プラグと配線との接続は確実に
なされる。
In the second method of manufacturing a semiconductor device having the above-described structure, the plug for connecting the wirings is formed of tungsten which is assumed not to cause electromigration. No voids occur. In addition, since a compensation pattern made of copper or a copper alloy is formed integrally with the wiring at the same time as the wiring near the connection portion with the plug, even if an electromigration causes a void to be generated at a portion where the plug is connected, Copper atoms are supplied to the wiring from the compensation pattern. Therefore, no void is generated in the wiring, and the connection between the plug and the wiring is reliably established.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の第1の半導体装置に係わ
る実施の形態を、図1の概略構成断面図によって説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment relating to a first semiconductor device of the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG.

【0024】図1に示すように、半導体基板(図示せ
ず)上には、その半導体基板に形成した素子(図示せ
ず)を覆う第1の絶縁膜11が形成されている。この第
1の絶縁膜11は、例えば低誘電率有機膜と無機膜との
積層膜で形成され、ここでは低誘電率有機膜にポリアリ
ールエーテルを用い、無機膜に酸化シリコンを用いた。
上記第1の絶縁膜11には、下層配線となる第1の配線
を埋め込むための第1の溝12が形成され、その第1の
溝12の内部にはバリアメタル層13を介して第1の配
線14が形成されている。上記第1のバリアメタル層1
3は、例えば窒化タンタルもしくはタンタルのような、
銅の移動を阻止するような金属化合物もしくは金属材料
で形成されている。上記第1の配線14は、例えば銅も
しくは銅合金で形成されている。
As shown in FIG. 1, a first insulating film 11 is formed on a semiconductor substrate (not shown) to cover an element (not shown) formed on the semiconductor substrate. The first insulating film 11 is formed of, for example, a laminated film of a low dielectric constant organic film and an inorganic film. Here, polyaryl ether is used for the low dielectric constant organic film, and silicon oxide is used for the inorganic film.
In the first insulating film 11, a first groove 12 for burying a first wiring serving as a lower wiring is formed, and the first groove 12 is formed inside the first groove 12 via a barrier metal layer 13. Wiring 14 is formed. The first barrier metal layer 1
3 is, for example, tantalum nitride or tantalum,
It is formed of a metal compound or a metal material that prevents the movement of copper. The first wiring 14 is formed of, for example, copper or a copper alloy.

【0025】さらに上記第1の絶縁膜11上には、上記
第1の配線12を覆う第2の絶縁膜15が形成されてい
る。この第2の絶縁膜15は、例えば低誘電率有機膜と
無機膜との積層膜で形成され、ここでは低誘電率有機膜
にポリアリールエーテルを用い、無機膜に酸化シリコン
を用いた。上記第2の絶縁膜15には、上記第1の配線
14の接続部分に、その接続部分に達するとともにその
接続部分よりも広い底面積を有するもので補償用パター
ンを埋め込むための凹部16が形成されている。
Further, on the first insulating film 11, a second insulating film 15 covering the first wiring 12 is formed. The second insulating film 15 is formed of, for example, a laminated film of a low dielectric constant organic film and an inorganic film. Here, polyaryl ether is used for the low dielectric constant organic film, and silicon oxide is used for the inorganic film. In the second insulating film 15, a concave portion 16 is formed at the connection portion of the first wiring 14 for reaching the connection portion and having a larger bottom area than the connection portion and for embedding a compensation pattern. Have been.

【0026】上記凹部16の内部にはバリアメタル層1
7を介して補償用パターン18が形成されている。した
がって、上記第1の配線14との接続部分よりも広い面
積を有する上記補償用パターン18は、その底面および
側面を第2のバリアメタル層17で包む状態に形成され
ている。上記バリアメタル層17は、例えば窒化タンタ
ルもしくはタンタルのような、銅の移動を阻止するよう
な金属化合物もしくは金属材料で形成されている。上記
補償用パターン18は、例えば銅もしくは銅合金で形成
されている。
The barrier metal layer 1 is provided inside the recess 16.
7, a compensation pattern 18 is formed. Therefore, the compensation pattern 18 having an area larger than the connection portion with the first wiring 14 is formed so that the bottom surface and the side surface are wrapped by the second barrier metal layer 17. The barrier metal layer 17 is made of, for example, a metal compound or a metal material such as tantalum nitride or tantalum that prevents the movement of copper. The compensation pattern 18 is formed of, for example, copper or a copper alloy.

【0027】さらに上記第2の絶縁膜15上には上記補
償用パターン18を覆う第3の絶縁膜19が形成されて
いる。この第3の絶縁膜19は、例えば低誘電率有機膜
と無機膜との積層膜で形成され、ここでは低誘電率有機
膜にポリアリールエーテルを用い、無機膜に酸化シリコ
ンを用いた。上記第3の絶縁膜19には、上層配線とな
る第2の配線が埋め込まれるもので、上記補償用パター
ン18に達する接続孔20が形成されている。さらに第
3の絶縁膜19の上層には、上層配線となる第2の配線
を埋め込むための第2の溝21が形成されている。
Further, a third insulating film 19 covering the compensation pattern 18 is formed on the second insulating film 15. The third insulating film 19 is formed of, for example, a laminated film of a low dielectric constant organic film and an inorganic film. Here, polyaryl ether is used for the low dielectric constant organic film, and silicon oxide is used for the inorganic film. In the third insulating film 19, a second wiring serving as an upper layer wiring is embedded, and a connection hole 20 reaching the compensation pattern 18 is formed. Further, in the upper layer of the third insulating film 19, a second groove 21 for burying a second wiring to be an upper wiring is formed.

【0028】上記第2の溝21および上記接続孔20の
各内部にはバリアメタル層22を介して第2の配線23
およびプラグ24が形成されている。上記第2のバリア
メタル層22は、例えば窒化タンタルもしくはタンタル
のような、銅の移動を阻止するような金属化合物もしく
は金属材料で形成されている。上記第2の配線23およ
びプラグ24は、例えば銅もしくは銅合金で形成されて
いる。
In each of the second groove 21 and the connection hole 20, a second wiring 23 is formed via a barrier metal layer 22.
And a plug 24 are formed. The second barrier metal layer 22 is formed of, for example, a metal compound or a metal material such as tantalum nitride or tantalum that prevents the movement of copper. The second wiring 23 and the plug 24 are formed of, for example, copper or a copper alloy.

【0029】上記構成の配線構造を備えた半導体装置で
は、電流が第2の配線23からプラグ24を通って第1
の配線14に流れる場合、電子e- は矢印で示すように
電流とは逆に第1の配線14からプラグ24を通って第
2の配線23へ流れる。このとき、エレクトロマイグレ
ーションが起こる。すなわち、プラグ24中の銅原子C
uが電子e- の流れる方向と同様な第2の配線23方向
に移動しようとする。そのため、プラグ24の第1の配
線14側にボイドが発生しようとする。そのとき、補償
用パターン18よりプラグ24へ銅原子Cuが供給され
るため、従来の配線構造では発生していたプラグ中のボ
イドは発生せず、第1の配線14とプラグ24との良好
な接続が保たれる。一方、第1の配線14中の銅原子
は、補償用パターン18の底部に形成されたバリアメタ
ル層17によって補償用パターン18方向への移動が阻
止されるため、補償用パターン18方向には移動しな
い。そのため、エレクトロマイグレーションによる配線
の断線の発生がなくなるので、配線信頼性の高い半導体
装置となる。
In the semiconductor device having the above-described wiring structure, the current flows from the second wiring 23 through the plug 24 to the first
, The electron e flows from the first wiring 14 to the second wiring 23 through the plug 24 in the opposite direction to the current as shown by the arrow. At this time, electromigration occurs. That is, the copper atom C in the plug 24
u tries to move in the direction of the second wiring 23 which is the same as the direction in which the electrons e flow. Therefore, a void is about to be generated on the first wiring 14 side of the plug 24. At this time, since copper atoms Cu are supplied from the compensation pattern 18 to the plug 24, voids in the plug, which have been generated in the conventional wiring structure, do not occur, and a good connection between the first wiring 14 and the plug 24 is obtained. Connection is maintained. On the other hand, the copper atoms in the first wiring 14 are prevented from moving in the direction of the compensation pattern 18 by the barrier metal layer 17 formed on the bottom of the compensation pattern 18, and thus move in the direction of the compensation pattern 18. do not do. Therefore, disconnection of the wiring due to electromigration does not occur, and the semiconductor device has high wiring reliability.

【0030】次に、本発明の第1の半導体装置の製造方
法に係わる実施の形態を、図2および図3の製造工程図
によって説明する。なお、図2および図3では、前記図
1によって説明した構成部品と同様のものには同一符号
を付与して示す。
Next, an embodiment of the first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3, the same components as those described with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0031】図2の(1)に示すように、半導体基板
(図示せず)上には、その半導体基板に形成した素子
(図示せず)を覆う第1の絶縁膜11が形成されてい
る。この第1の絶縁膜11は、例えば低誘電率有機膜と
無機膜との積層膜で形成され、ここでは低誘電率有機膜
にポリアリールエーテルを用い、無機膜に酸化シリコン
を用いた。上記第1の絶縁膜11には、下層配線となる
第1の配線を埋め込むための第1の溝12が形成され、
その第1の溝12の内部にはバリアメタル層13を介し
て第1の配線14が形成されている。上記第1のバリア
メタル層13は、例えば窒化タンタルもしくはタンタル
のような、銅の移動を阻止するような金属化合物もしく
は金属材料で形成されている。上記第1の配線14は、
例えば銅もしくは銅合金で形成されている。
As shown in FIG. 2A, a first insulating film 11 covering an element (not shown) formed on the semiconductor substrate (not shown) is formed on the semiconductor substrate (not shown). . The first insulating film 11 is formed of, for example, a laminated film of a low dielectric constant organic film and an inorganic film. Here, polyaryl ether is used for the low dielectric constant organic film, and silicon oxide is used for the inorganic film. In the first insulating film 11, a first groove 12 for burying a first wiring to be a lower wiring is formed,
A first wiring 14 is formed inside the first groove 12 via a barrier metal layer 13. The first barrier metal layer 13 is formed of, for example, a metal compound or a metal material such as tantalum nitride or tantalum that prevents the movement of copper. The first wiring 14 is
For example, it is formed of copper or a copper alloy.

【0032】上記説明したような第1の配線14が形成
された上記第1の絶縁膜11上に、上記第1の配線12
を覆う第2の絶縁膜15を形成する。この第2の絶縁膜
15は、例えば低誘電率有機膜と無機膜との積層膜で形
成する。
The first wiring 12 is formed on the first insulating film 11 on which the first wiring 14 is formed as described above.
Is formed to cover the first insulating film. The second insulating film 15 is formed, for example, of a laminated film of a low dielectric constant organic film and an inorganic film.

【0033】例えば、回転塗布装置を用い、上記第1の
配線14、第1の絶縁膜11等を形成した半導体基板を
回転塗布装置の回転チャック上に載置し、ポリアリール
エーテル膜の源溶液を3cm3 〜5cm3 程度、半導体
基板上に滴下するとともに2500rpm〜3000r
pmで回転チャックを回転させて、滴下した源溶液を均
一に広げる。塗布が終了した後、150℃および250
℃の窒素雰囲気中で、それぞれ1分間のベーキングを行
う。さらにキュア炉を用い、400℃の窒素雰囲気中で
1時間のキュアを行う。このようにして、第1の絶縁膜
11上に第1の配線14を覆うポリアリールエーテル膜
(比誘電率=2.75)を例えば200nmの厚さに形
成する。
For example, using a spin coating device, the semiconductor substrate on which the first wiring 14, the first insulating film 11, etc. are formed is placed on a rotary chuck of the spin coating device, and a source solution of the polyaryl ether film is formed. About 3 cm 3 to 5 cm 3 on a semiconductor substrate, and 2500 rpm to 3000 r.
By rotating the rotary chuck at pm, the dropped source solution is spread evenly. After the application is completed,
Baking is performed for 1 minute each in a nitrogen atmosphere at ° C. Further, curing is performed for one hour in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. using a curing furnace. Thus, a polyarylether film (relative permittivity = 2.75) covering the first wiring 14 is formed on the first insulating film 11 to a thickness of, for example, 200 nm.

【0034】次いで、例えばプラズマCVD法により、
上記ポリアリールエーテル膜上に酸化シリコン膜を例え
ば100nmの厚さに形成する。このプラズマCVD法
では、プロセスガスにモノシラン(供給流量は例えば1
00sccm)と一酸化二窒素(供給流量は例えば40
0sccm〜600sccm)とを用い、プラズマCV
D装置のRF(13.56MHz)パワーを0.35k
W、成膜雰囲気の圧力を667Pa、基板温度を400
℃に設定して成膜を行った。その結果、200nmの厚
さのポリアリールエーテル膜上に100nmの厚さの酸
化シリコン膜を形成した第2の絶縁膜15が形成され
た。
Next, for example, by a plasma CVD method,
A silicon oxide film having a thickness of, for example, 100 nm is formed on the polyaryl ether film. In this plasma CVD method, monosilane (a supply flow rate is, for example, 1
00 sccm) and nitrous oxide (the supply flow rate is, for example, 40
0 sccm to 600 sccm) and a plasma CV
RF power of D device (13.56 MHz) 0.35k
W, the pressure of the film formation atmosphere is 667 Pa, and the substrate temperature is 400
The film was formed by setting the temperature to ° C. As a result, a second insulating film 15 in which a silicon oxide film having a thickness of 100 nm was formed on a polyaryl ether film having a thickness of 200 nm was formed.

【0035】次に、通常の回転塗布法により、上記第2
の絶縁膜15上に、通常のリソグラフィー技術で用いる
レジスト膜(図示せず)を形成した後、リソグラフィー
技術により、上記第1の配線14との接続部分となる部
分よりも広い底面積を有する開口部(図示せず)を形成
する。次いで上記レジスト膜をエッチングマスクに用い
て第2の絶縁膜15をエッチングして、上記第1の配線
14との接続部分に達するとともにその接続部分よりも
広い底面積を有するもので補償用パターンを埋め込むた
めの凹部16を形成する。この凹部16は、例えば0.
3μm〜0.6μm角程度の大きさに形成する。
Next, the second spin coating method is used.
After a resist film (not shown) used in the ordinary lithography technique is formed on the insulating film 15, the opening having a larger bottom area than the portion to be connected to the first wiring 14 is formed by the lithography technique. A part (not shown) is formed. Next, the second insulating film 15 is etched using the resist film as an etching mask to reach a connection portion with the first wiring 14 and to have a bottom area larger than the connection portion to form a compensation pattern. A recess 16 for embedding is formed. The recess 16 has, for example,.
It is formed in a size of about 3 μm to 0.6 μm square.

【0036】上記第2の絶縁膜15の酸化シリコン膜の
エッチングでは、一例として、マグネトロン方式のプラ
ズマエッチング装置を用い、エッチングガスにオクタフ
ルオロブテン(C4 8 )(供給流量は例えば14sc
cm)と一酸化炭素(CO)(供給流量は例えば250
sccm)とアルゴン(Ar)(供給流量は例えば10
0sccm)と酸素(O2 )(供給流量は例えば2sc
cm)とを用い、電源パワーを0.6kW、エッチング
雰囲気の圧力を5.3Pa、基板温度を20℃に設定し
てエッチングを行った。
In the etching of the silicon oxide film of the second insulating film 15, as an example, a magnetron type plasma etching apparatus is used, and octafluorobutene (C 4 F 8 ) is used as an etching gas (the supply flow rate is, for example, 14 sc).
cm) and carbon monoxide (CO) (supply flow rate is, for example, 250
sccm) and argon (Ar) (supply flow rate is, for example, 10
0 sccm) and oxygen (O 2 ) (supply flow rate is 2 sc
cm), the power was set to 0.6 kW, the pressure of the etching atmosphere was set to 5.3 Pa, and the substrate temperature was set to 20 ° C. to perform etching.

【0037】また上記第2の絶縁膜15のポリアリール
エーテル膜のエッチングでは、一例として、電子サイク
ロトロン共鳴(以下ECRという、ECRはElectron C
ycrotron Resonanceの略)方式のプラズマエッチング装
置を用い、エッチングガスに窒素(N2 )(供給流量は
例えば40sccm)とヘリウム(He)(供給流量は
例えば165sccm)とを用い、マイクロ波パワーを
0.5kW、基板バイアスRFを0.1kW、エッチン
グ雰囲気の圧力を0.8Pa、基板温度を−50℃に設
定し、酸化シリコン膜をハードマスクにして、第1の配
線14が露出するまでエッチングを行った。
In the etching of the polyarylether film of the second insulating film 15, as an example, electron cyclotron resonance (hereinafter referred to as ECR, ECR is Electron C
A nitrogen (N 2 ) (supply flow rate is, for example, 40 sccm) and helium (He) (supply flow rate is, for example, 165 sccm) etching gas, and a microwave power of 0.1 is used. 5 kW, the substrate bias RF was set to 0.1 kW, the pressure of the etching atmosphere was set to 0.8 Pa, the substrate temperature was set to −50 ° C., and etching was performed using the silicon oxide film as a hard mask until the first wiring 14 was exposed. Was.

【0038】引き続き、アルゴンスパッタエッチングに
より、上記凹部16の底部に露出している第1の配線1
4の表面の絶縁物(例えば自然酸化膜等)を除去する。
このアルゴンスパッタエッチングは、一例として、酸化
シリコン膜を20nm程度エッチングする条件で行う。
Subsequently, the first wiring 1 exposed at the bottom of the recess 16 is etched by argon sputter etching.
The insulator (for example, a natural oxide film) on the surface of No. 4 is removed.
This argon sputter etching is performed, for example, under the condition of etching a silicon oxide film by about 20 nm.

【0039】次いでスパッタリングにより、上記凹部1
6の内部にバリアメタル層17を例えば30nmの厚さ
に形成する。このバリアメタル層17は、一例として、
窒化タンタルもしくはタンタルのような、銅の移動を阻
止するような金属化合物もしくは金属材料で形成されて
いる。上記スパッタリングでは、一例として、遠距離ス
パッタ法もしくはイオン化スパッタ法を用いる。
Next, the above-mentioned concave portion 1 is formed by sputtering.
6, a barrier metal layer 17 is formed with a thickness of, for example, 30 nm. The barrier metal layer 17 is, for example,
It is formed of a metal compound or a metal material such as tantalum nitride or tantalum that prevents the transfer of copper. In the above sputtering, a long-distance sputtering method or an ionization sputtering method is used as an example.

【0040】次いでスパッタリングにより、上記凹部1
6の内部にバリアメタル層17を介して銅のシード層
(図示せず)を例えば50nm〜200nmの厚さに形
成する。このスパッタリングでは、一例として、遠距離
スパッタ法もしくはイオン化スパッタ法を用いる。次い
で例えば電解メッキ法により、銅のシード層の表面に銅
を堆積して、上記凹部16の内部を銅で埋め込む。その
後、化学的機械研磨(以下CMPという、CMPはChem
ical Mechanical Polishing の略)により、第2の絶縁
膜15上の余分な銅およびバリアメタル層17を除去し
て、凹部16の内部にバリアメタル層17を介して残し
た銅で補償用パターン18を形成する。また、この補償
用パターン18は銅合金で形成してもよい。
Next, the above-mentioned concave portion 1 is formed by sputtering.
6, a copper seed layer (not shown) is formed with a thickness of, for example, 50 nm to 200 nm via a barrier metal layer 17. In this sputtering, for example, a long-distance sputtering method or an ionization sputtering method is used. Next, copper is deposited on the surface of the copper seed layer by, for example, electrolytic plating, and the inside of the recess 16 is filled with copper. Thereafter, chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP)
By using mechanical mechanical polishing, the excess copper and the barrier metal layer 17 on the second insulating film 15 are removed, and the compensation pattern 18 is made of copper left inside the recess 16 via the barrier metal layer 17. Form. Further, the compensation pattern 18 may be formed of a copper alloy.

【0041】次いで図2の(2)に示すように、例え
ば、前記第1の絶縁膜11を形成したのと同様にして、
第2の絶縁膜15上に上記補償用パターン18を覆うポ
リアリールエーテル膜を例えば400nmの厚さに形成
する。次いで、このポリアリールエーテル膜上に 酸化
シリコン膜を例えば500nmの厚さに形成する。その
後、CMPにより、酸化シリコン膜を300nm程度の
厚さ分だけ研磨して表面を平坦化し、400nmの厚さ
のポリアリールエーテル膜上に200nmの厚さの酸化
シリコン膜を形成した第3の絶縁膜19の下層部分、す
なわち接続孔が形成される部分を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, for example, in the same manner as when the first insulating film 11 is formed,
On the second insulating film 15, a polyarylether film covering the compensation pattern 18 is formed to a thickness of, for example, 400 nm. Next, a silicon oxide film having a thickness of, for example, 500 nm is formed on the polyarylether film. Thereafter, the silicon oxide film is polished by a thickness of about 300 nm by CMP to flatten the surface, and a 200 nm-thick silicon oxide film is formed on a 400 nm-thick polyarylether film. The lower part of the film 19, that is, the part where the connection hole is formed is formed.

【0042】続いて例えばプラズマCVD法により、上
記第3の絶縁膜19の下層部分上にエッチングマスクお
よびエッチングストッパとなる中間層31を例えば厚さ
が50nmの窒化シリコン膜で形成する。次いで、通常
のリソグラフィー技術で用いるレジスト膜(図示せず)
を形成した後、リソグラフィー技術により、上記レジス
ト膜に接続孔を形成するための開口部(図示せず)を形
成する。次いで上記レジスト膜をエッチングマスクに用
いて中間層31をエッチングして接続孔20の上部を形
成する。
Subsequently, an intermediate layer 31 serving as an etching mask and an etching stopper is formed of, for example, a 50 nm-thick silicon nitride film on the lower layer of the third insulating film 19 by, for example, a plasma CVD method. Next, a resist film (not shown) used in a normal lithography technique
Is formed, an opening (not shown) for forming a connection hole in the resist film is formed by lithography. Next, the intermediate layer 31 is etched using the resist film as an etching mask to form an upper portion of the connection hole 20.

【0043】次いで図2の(3)に示すように、例え
ば、前記第3の絶縁膜19の下層部分を形成したのと同
様にして、中間層31上に接続孔20の上部を覆うポリ
アリールエーテル膜を例えば300nmの厚さに形成す
る。次いで、このポリアリールエーテル膜上に 酸化シ
リコン膜を例えば500nmの厚さに形成する。その
後、CMPにより、酸化シリコン膜を300nm程度の
厚さ分だけ研磨して表面を平坦化し、300nmの厚さ
のポリアリールエーテル膜上に200nmの厚さの酸化
シリコン膜を形成した第3の絶縁膜19の上層部分、す
なわち溝配線が形成される部分を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, for example, a polyaryl covering the upper part of the connection hole 20 is formed on the intermediate layer 31 in the same manner as the lower part of the third insulating film 19 is formed. An ether film is formed to a thickness of, for example, 300 nm. Next, a silicon oxide film having a thickness of, for example, 500 nm is formed on the polyarylether film. After that, the silicon oxide film was polished by a thickness of about 300 nm by CMP to planarize the surface, and a 200 nm-thick silicon oxide film was formed on the 300 nm-thick polyarylether film. An upper layer portion of the film 19, that is, a portion where a trench wiring is formed is formed.

【0044】次いで、通常のリソグラフィー技術で用い
るレジスト膜(図示せず)を形成した後、リソグラフィ
ー技術により、上記レジスト膜に配線溝を形成するため
の開口部(図示せず)を形成する。次いで上記レジスト
膜をエッチングマスクに用いて第3の絶縁膜19の上層
部分をエッチングして配線溝となる第2の溝21を形成
する。
Next, after forming a resist film (not shown) used in a normal lithography technique, an opening (not shown) for forming a wiring groove is formed in the resist film by a lithography technique. Next, the upper layer of the third insulating film 19 is etched using the resist film as an etching mask to form a second groove 21 serving as a wiring groove.

【0045】上記第3の絶縁膜19の上層部分における
酸化シリコン膜のエッチングでは、一例として、マグネ
トロン方式のプラズマエッチング装置を用い、エッチン
グガスにオクタフルオロブテン(C4 8 )(供給流量
は例えば14sccm)と一酸化炭素(CO)(供給流
量は例えば250sccm)とアルゴン(Ar)(供給
流量は例えば100sccm)と酸素(O2 )(供給流
量は例えば2sccm)とを用い、電源パワーを0.6
kW、エッチング雰囲気の圧力を5.3Pa、基板温度
を20℃に設定してエッチングを行った。
In the etching of the silicon oxide film in the upper layer of the third insulating film 19, as an example, a magnetron type plasma etching apparatus is used, and octafluorobutene (C 4 F 8 ) is used as an etching gas (the supply flow rate is, for example, 14 sccm), carbon monoxide (CO) (supply flow rate is, for example, 250 sccm), argon (Ar) (supply flow rate is, for example, 100 sccm), and oxygen (O 2 ) (supply flow rate is, for example, 2 sccm). 6
Etching was performed at kW, a pressure of an etching atmosphere of 5.3 Pa, and a substrate temperature of 20 ° C.

【0046】また上記第3の絶縁膜19の上層部分にお
けるポリアリールエーテル膜のエッチングでは、一例と
して、ECR方式のプラズマエッチング装置を用い、エ
ッチングガスに窒素(N2 )(供給流量は例えば40s
ccm)とヘリウム(He)(供給流量は例えば165
sccm)とを用い、マイクロ波パワーを0.5kW、
基板バイアスRFを0.1kW、エッチング雰囲気の圧
力を0.8Pa、基板温度を−50℃に設定し、酸化シ
リコン膜をハードマスクにして、中間層31が露出する
までエッチングを行った。なお、このエッチングでは、
上記中間層31は、窒化シリコン膜で形成されているた
め、エッチングストッパとしての機能を果たす。このよ
うにして、第3の絶縁膜19に配線溝となる第2の溝2
1を形成する。
In the etching of the polyaryl ether film in the upper layer of the third insulating film 19, as an example, an ECR type plasma etching apparatus is used, and nitrogen (N 2 ) is used as an etching gas (the supply flow rate is, for example, 40 seconds).
ccm) and helium (He) (supply flow rate is, for example, 165).
sccm) and a microwave power of 0.5 kW,
The substrate bias RF was set to 0.1 kW, the pressure of the etching atmosphere was set to 0.8 Pa, the substrate temperature was set to −50 ° C., and etching was performed using the silicon oxide film as a hard mask until the intermediate layer 31 was exposed. In this etching,
Since the intermediate layer 31 is formed of a silicon nitride film, it functions as an etching stopper. In this manner, the second groove 2 serving as a wiring groove is formed in the third insulating film 19.
Form one.

【0047】次いで中間層31をエッチングマスクに用
いて、上記同様のエッチング条件によって、第3の絶縁
膜19の下層部分の酸化シリコン膜とポリアリールエー
テル膜のエッチングを行い、接続孔20を形成する。
Next, using the intermediate layer 31 as an etching mask, the silicon oxide film and the polyaryl ether film in the lower layer of the third insulating film 19 are etched under the same etching conditions as above to form the connection holes 20. .

【0048】次いで、アルゴンスパッタエッチングによ
り、上記接続孔20の底部に露出している補償用パター
ン18の表面の絶縁物(例えば自然酸化膜等)を除去す
る。このアルゴンスパッタエッチングは、一例として、
酸化シリコン膜を30nm程度エッチングする条件で行
う。例えば、誘導結合型プラズマ方式(以下、ICPと
いう、ICPはInductively Coupled Plasmaの略)のエ
ッチング装置を用い、エッチングガスにアルゴン(A
r)(供給流量は例えば50sccm〜300scc
m)を用い、ICPパワーを0.7kW〜1.5kW、
基板バイアス(RF=13.56MHz)を100V〜
300Vに設定して行った。
Next, the insulator (for example, a natural oxide film) on the surface of the compensation pattern 18 exposed at the bottom of the connection hole 20 is removed by argon sputter etching. This argon sputter etching, for example,
The etching is performed under the condition that the silicon oxide film is etched by about 30 nm. For example, an etching device of an inductively coupled plasma type (hereinafter referred to as ICP, ICP is an abbreviation for Inductively Coupled Plasma) is used, and argon (A) is used as an etching gas.
r) (the supply flow rate is, for example, 50 sccm to 300 sccc)
m), the ICP power is 0.7 kW to 1.5 kW,
Substrate bias (RF = 13.56 MHz) from 100 V
The test was performed at 300 V.

【0049】次いで図3に(4)に示すように、スパッ
タリングにより、上記第2の溝21および接続孔20の
各内部に第2のバリアメタル層22を例えば30nm〜
50nmの厚さに形成する。この第2のバリアメタル層
22は、一例として、窒化タンタルもしくはタンタルの
ような、銅の移動を阻止するような金属化合物もしくは
金属材料で形成されている。上記スパッタリングでは、
一例として、遠距離スパッタ法もしくはイオン化スパッ
タ法を用いる。
Next, as shown in FIG. 3D, a second barrier metal layer 22 having a thickness of, for example, 30 nm is formed inside each of the second groove 21 and the connection hole 20 by sputtering.
It is formed to a thickness of 50 nm. The second barrier metal layer 22 is formed of, for example, a metal compound or a metal material such as tantalum nitride or tantalum that prevents the movement of copper. In the above sputtering,
As an example, a long-distance sputtering method or an ionization sputtering method is used.

【0050】次いで図3の(5)に示すように、再度ア
ルゴンスパッタエッチングを行って、接続孔20の底部
に形成されている第2のバリアメタル層22を除去し
て、上記補償用パターン18の表面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 3 (5), the second barrier metal layer 22 formed at the bottom of the connection hole 20 is removed by argon sputter etching again, and the above-mentioned compensation pattern 18 is removed. Expose the surface.

【0051】次に、図3の(6)に示すように、スパッ
タリングにより、上記第2の溝21および上記接続孔2
0の各内部に第2のバリアメタル層22を介して銅のシ
ード層(図示せず)を例えば100nm〜200nmの
厚さに形成する。このスパッタリングでは、一例とし
て、遠距離スパッタ法もしくはイオン化スパッタ法を用
いる。次いで例えば電解メッキ法により、銅のシード層
の表面に銅を堆積して、上記第2の溝21および上記接
続孔20の各内部を銅で埋め込む。その後、CMPによ
り、第3の絶縁膜19上の余分な銅および第2のバリア
メタル層22を除去して、第2の溝21の内部に第2の
バリアメタル層22を介して残した銅で第2の配線23
を形成するとともに、接続孔20の内部に第2のバリア
メタル層22を介して残した銅でプラグ24を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 3 (6), the second groove 21 and the connection hole 2 are formed by sputtering.
0, a copper seed layer (not shown) is formed with a thickness of, for example, 100 nm to 200 nm via the second barrier metal layer 22. In this sputtering, for example, a long-distance sputtering method or an ionization sputtering method is used. Next, copper is deposited on the surface of the copper seed layer by, for example, electrolytic plating, and the insides of the second groove 21 and the connection hole 20 are filled with copper. After that, the excess copper on the third insulating film 19 and the second barrier metal layer 22 are removed by CMP, and the copper remaining in the second groove 21 via the second barrier metal layer 22 is removed. The second wiring 23
Is formed, and a plug 24 is formed of copper left inside the connection hole 20 via the second barrier metal layer 22.

【0052】上記製造方法では、第1の配線14に直接
に達するように接続孔20を形成せずに、第1の配線1
4に接続するものでバリアメタル層17で底面および側
面を包んだ補償用パターン18を形成し、その補償用パ
ターン18に達するように接続孔20を形成している。
しかも、その接続孔20の内部に第2のバリアメタル層
22を形成した後、その接続孔20の底部の第2のバリ
アメタル層を除去して、接続孔20の内部に銅を埋め込
むことでプラグ24を形成していることから、プラグ2
4はバリアメタルを介することなく直接的に補償用パタ
ーン18に接続される。したがって、第1の配線14か
らプラグ24を介して第2の配線23に電子が流れた場
合、エレクトロマイグレーションが発生しても、プラグ
24が接続されている部分よりも外側の補償用パターン
18からプラグ24方向に向かって銅原子が供給される
ので、プラグ24の下部のバリアメタル層17近傍にお
ける補償用パターン18にボイドが発生することがなく
なる。すなわち、たとえエレクトロマイグレーションが
発生しても、プラグ24と第1の配線14との接続は、
補償用パターン18を介して確実になされる。
In the above-described manufacturing method, the first wiring 1 is formed without forming the connection hole 20 so as to directly reach the first wiring 14.
4, a compensating pattern 18 wrapped around the bottom and side surfaces by a barrier metal layer 17 is formed, and a connection hole 20 is formed so as to reach the compensating pattern 18.
Moreover, after the second barrier metal layer 22 is formed inside the connection hole 20, the second barrier metal layer at the bottom of the connection hole 20 is removed, and copper is embedded inside the connection hole 20. Since the plug 24 is formed, the plug 2
4 is directly connected to the compensation pattern 18 without the intervention of a barrier metal. Therefore, when electrons flow from the first wiring 14 to the second wiring 23 via the plug 24, even if electromigration occurs, the electron flows from the compensation pattern 18 outside the portion to which the plug 24 is connected. Since copper atoms are supplied toward the plug 24, voids are not generated in the compensation pattern 18 near the barrier metal layer 17 below the plug 24. That is, even if electromigration occurs, the connection between the plug 24 and the first wiring 14 is
This is ensured through the compensation pattern 18.

【0053】上記第1の絶縁膜11、第2の絶縁膜15
および第3の絶縁膜19は、上記構成の絶縁膜に限定さ
れることはなく、各絶縁膜を単一の絶縁膜で形成するこ
とも可能である。ただし、その場合には、第1の絶縁膜
11と第2の絶縁膜15、および第2の絶縁膜15と第
3の絶縁膜19とでは異なるエッチング特性を有する材
料で形成することが好ましい。すなわち、第3の絶縁膜
19をエッチングする際に第2の絶縁膜15がエッチン
グストッパとなるように各絶縁膜の材料を選択する、ま
た第2の絶縁膜15をエッチングする際に第1の絶縁膜
11がエッチングストッパとなるように各絶縁膜の材料
を選択することが好ましい。また、第1、第2、第3の
絶縁膜11、15、19を全て同一の絶縁膜材料で形成
する場合には、各絶縁膜の層間に絶縁膜からなるエッチ
ングストッパ層を形成する必要がある。エッチングスト
ッパ層を設けない場合には、第1、第2の溝12、21
および接続孔20を形成する際のエッチングにおいて、
エッチング時間を制御することで、それぞれの深さを決
定すればよい。
The first insulating film 11 and the second insulating film 15
The third insulating film 19 is not limited to the insulating film having the above structure, and each insulating film can be formed by a single insulating film. However, in that case, the first insulating film 11 and the second insulating film 15 and the second insulating film 15 and the third insulating film 19 are preferably formed using materials having different etching characteristics. That is, when etching the third insulating film 19, the material of each insulating film is selected so that the second insulating film 15 serves as an etching stopper, and when the second insulating film 15 is etched, the first material is selected. It is preferable to select the material of each insulating film so that the insulating film 11 serves as an etching stopper. When the first, second, and third insulating films 11, 15, and 19 are all formed of the same insulating film material, it is necessary to form an etching stopper layer made of an insulating film between the insulating films. is there. When the etching stopper layer is not provided, the first and second grooves 12 and 21
And in etching for forming the connection hole 20,
The respective depths may be determined by controlling the etching time.

【0054】次に、本発明の第2の半導体装置に係わる
実施の形態を、図4の概略構成断面図によって説明す
る。
Next, an embodiment according to the second semiconductor device of the present invention will be described with reference to a schematic sectional view of FIG.

【0055】図4に示すように、半導体基板(図示せ
ず)上には、その半導体基板に形成した素子(図示せ
ず)を覆う第1の絶縁膜41が形成されている。この第
1の絶縁膜41は、例えば低誘電率有機膜と無機膜との
積層膜で形成され、ここでは低誘電率有機膜にポリアリ
ールエーテルを用い、無機膜に酸化シリコンを用いた。
上記第1の絶縁膜41には、下層配線となる第1の配線
とエレクトロマイグレーションによる銅原子の移動を補
償する第1の補償用パターンとを埋め込むための第1の
溝42が形成されている。
As shown in FIG. 4, on a semiconductor substrate (not shown), a first insulating film 41 for covering an element (not shown) formed on the semiconductor substrate is formed. The first insulating film 41 is formed of, for example, a laminated film of a low dielectric constant organic film and an inorganic film. Here, polyaryl ether is used for the low dielectric constant organic film, and silicon oxide is used for the inorganic film.
In the first insulating film 41, a first groove 42 for embedding a first wiring serving as a lower wiring and a first compensation pattern for compensating movement of copper atoms due to electromigration is formed. .

【0056】上記第1の溝42の内部にはバリアメタル
層43を介して第1の配線44と第1の補償用パターン
61とが連続した状態に形成されている。この第1の補
償用パターン61は、後に説明するタングステンプラグ
48が接続されている第1の配線44の周囲の少なくと
も一部で接続される状態に形成されている。したがっ
て、図面で示したように、第1の配線44をタングステ
ンプラグ48が接続されている部分よりも配線長方向に
延長した状態に第1の補償用パターン61を形成しても
よく、図面には示さないが、タングステンプラグ48が
接続される第1の配線44の側周に形成してもよく、タ
ングステンプラグ48の直下における第1の配線44の
下面側に形成してもよい。すなわち、タングステンプラ
グ48が接続される第1の配線44の部分に銅原子が供
給できる位置に第1の補償用パターン61が形成されて
いればよい。上記第1のバリアメタル層43は、例えば
窒化タンタルもしくはタンタルのような、銅の移動を阻
止するような金属化合物もしくは金属材料で形成されて
いる。上記第1の配線44は、例えば銅もしくは銅合金
で形成されている。
The first wiring 44 and the first compensation pattern 61 are formed in the first groove 42 in a continuous state via the barrier metal layer 43. The first compensation pattern 61 is formed so as to be connected at least partially around the first wiring 44 to which a tungsten plug 48 described later is connected. Therefore, as shown in the drawing, the first compensation pattern 61 may be formed in a state where the first wiring 44 is extended in the wiring length direction beyond the portion where the tungsten plug 48 is connected. Although not shown, it may be formed on the side circumference of the first wiring 44 to which the tungsten plug 48 is connected, or may be formed on the lower surface side of the first wiring 44 immediately below the tungsten plug 48. That is, the first compensation pattern 61 may be formed at a position where copper atoms can be supplied to the portion of the first wiring 44 to which the tungsten plug 48 is connected. The first barrier metal layer 43 is formed of, for example, a metal compound or a metal material such as tantalum nitride or tantalum that prevents the movement of copper. The first wiring 44 is formed of, for example, copper or a copper alloy.

【0057】さらに上記第1の絶縁膜41上には、上記
第1の配線42および第1の補償用パターン61を覆う
第2の絶縁膜45が形成されている。この第2の絶縁膜
45は、例えば低誘電率有機膜と無機膜との積層膜で形
成され、ここでは低誘電率有機膜にポリアリールエーテ
ルを用い、無機膜に酸化シリコンを用いた。上記第2の
絶縁膜45には上記第1の配線44に対してタングステ
ンプラグ48が接続されるべき位置に達するように接続
孔46が形成されている。上記接続孔46の内部には密
着層47を介してタングステンプラグ48が形成されて
いる。この密着層47は、例えばチタン膜と窒化チタン
膜の積層膜で形成されている。
Further, on the first insulating film 41, a second insulating film 45 covering the first wiring 42 and the first compensation pattern 61 is formed. The second insulating film 45 is formed of, for example, a laminated film of a low dielectric constant organic film and an inorganic film. Here, polyaryl ether is used for the low dielectric constant organic film, and silicon oxide is used for the inorganic film. A connection hole 46 is formed in the second insulating film 45 so as to reach a position where a tungsten plug 48 is to be connected to the first wiring 44. A tungsten plug 48 is formed inside the connection hole 46 via an adhesion layer 47. The adhesion layer 47 is formed of, for example, a laminated film of a titanium film and a titanium nitride film.

【0058】さらに上記第2の絶縁膜45上には上記タ
ングステンプラグ48を覆う第3の絶縁膜49が形成さ
れている。この第3の絶縁膜49は、例えば低誘電率有
機膜と無機膜との積層膜で形成され、ここでは低誘電率
有機膜にポリアリールエーテルを用い、無機膜に酸化シ
リコンを用いた。上記第3の絶縁膜49には、上層配線
となる第2の配線とエレクトロマイグレーションによる
銅原子の移動を補償する第2の補償用パターンとを埋め
込むための第2の溝50が、この第2の溝50の底部に
上記タングステンプラグ48の少なくとも上面が露出す
るように形成されている。
Further, a third insulating film 49 covering the tungsten plug 48 is formed on the second insulating film 45. The third insulating film 49 is formed of, for example, a laminated film of a low dielectric constant organic film and an inorganic film. Here, polyaryl ether is used for the low dielectric constant organic film, and silicon oxide is used for the inorganic film. In the third insulating film 49, a second groove 50 for embedding a second wiring serving as an upper wiring and a second compensation pattern for compensating for the movement of copper atoms due to electromigration is formed in the second insulating film 49. At the bottom of the groove 50, at least the upper surface of the tungsten plug 48 is formed to be exposed.

【0059】上記第2の溝50の内部にはバリアメタル
層51を介して第2の配線52と第2の補償用パターン
62とが連続した状態に形成されている。この第2の補
償用パターン62は、上記タングステンプラグ48が接
続されている第2の配線52の周囲の少なくとも一部で
接続される状態に形成されている。したがって、図面で
示したように、第2の配線52をタングステンプラグ4
8が接続されている部分よりも配線長方向に延長した状
態に第2の補償用パターン62を形成してもよく、図面
には示さないが、タングステンプラグ48が接続される
第2の配線52の側周に形成してもよく、タングステン
プラグ48の直上における第2の配線52の上面側に形
成してもよい。すなわち、タングステンプラグ48が接
続される第2の配線52の部分に銅原子が供給できる位
置に第2の補償用パターン62が形成されていればよ
い。上記第2のバリアメタル層51は、例えば窒化タン
タルもしくはタンタルのような、銅の移動を阻止するよ
うな金属化合物もしくは金属材料で形成されている。上
記第2の配線52は、例えば銅もしくは銅合金で形成さ
れている。
A second wiring 52 and a second compensating pattern 62 are formed inside the second groove 50 via a barrier metal layer 51 in a continuous state. The second compensation pattern 62 is formed so as to be connected at least partially around the second wiring 52 to which the tungsten plug 48 is connected. Therefore, as shown in the drawing, the second wiring 52 is connected to the tungsten plug 4
The second compensating pattern 62 may be formed so as to extend in the wiring length direction beyond the portion to which the tungsten plug 8 is connected. Although not shown in the drawing, the second wiring 52 to which the tungsten plug 48 is connected is formed. And may be formed on the upper surface side of the second wiring 52 immediately above the tungsten plug 48. That is, the second compensation pattern 62 may be formed at a position where copper atoms can be supplied to the portion of the second wiring 52 to which the tungsten plug 48 is connected. The second barrier metal layer 51 is formed of a metal compound or a metal material such as tantalum nitride or tantalum that prevents the movement of copper. The second wiring 52 is formed of, for example, copper or a copper alloy.

【0060】上記構成の半導体装置では、第1の配線4
4および第2の配線52がともに溝配線の構成であった
が、層間絶縁膜上にエッチングによってパターニングさ
れた通常の銅配線であってもよい。この構成では、配線
と層間絶縁膜との界面にはバリアメタル層が形成され、
また配線を表面(上面と側面)を覆う状態にもバリアメ
タル層が形成されている。
In the semiconductor device having the above structure, the first wiring 4
Although the fourth and second wirings 52 are both trench wirings, ordinary copper wirings patterned on the interlayer insulating film by etching may be used. In this configuration, a barrier metal layer is formed at the interface between the wiring and the interlayer insulating film,
Also, a barrier metal layer is formed so as to cover the surface (upper surface and side surface) of the wiring.

【0061】上記構成の配線構造を備えた半導体装置で
は、図5に示すように、電流が第1の配線44からタン
グステンプラグ48を通って第2の配線52に流れる場
合、電子e- は電流とは逆に第2の配線52からタング
ステンプラグ48を通って第1の配線44へ流れる。そ
のとき、エレクトロマイグレーションが起こる。すなわ
ち、第1の配線44中の銅原子Cuが電子e- の流れる
方向(矢印で示す方向)と同様な方向に移動しようとす
る。そのため、第1の配線44のタングステンプラグ4
8との接続部分でボイドが発生しようとする。そのと
き、第1の補償用パターン61より第1の配線44へ銅
原子Cuが供給されるため、従来の配線構造では発生し
ていた第1の配線44中のボイドの発生は抑えられ、第
1の配線44とタングステンプラグ48との良好な接続
が保たれる。一方、第2の配線52中の銅原子は、第2
のバリアメタル層51によってタングステンプラグ48
方向への移動が阻止されるため、タングステンプラグ4
8方向には移動しない。
[0061] In the semiconductor device having a wiring structure of the above configuration, as shown in FIG. 5, when flowing through the second wiring 52 current through the tungsten plug 48 from the first wire 44, electrons e - are current Conversely, it flows from the second wiring 52 to the first wiring 44 through the tungsten plug 48. At that time, electromigration occurs. That is, the copper atoms Cu in the first wiring 44 tend to move in the same direction as the direction in which the electrons e flow (the direction indicated by the arrow). Therefore, the tungsten plug 4 of the first wiring 44
A void is about to be generated at the connection portion with No. 8. At this time, since copper atoms Cu are supplied from the first compensation pattern 61 to the first wiring 44, the occurrence of voids in the first wiring 44 which is generated in the conventional wiring structure is suppressed, and Good connection between the first wiring 44 and the tungsten plug 48 is maintained. On the other hand, the copper atoms in the second wiring 52
Plug 48 by the barrier metal layer 51 of FIG.
The movement of the tungsten plug 4
Does not move in eight directions.

【0062】また、図6に示すように、電流が第2の配
線52からタングステンプラグ48を通って第1の配線
44に流れる場合、電子e- は電流とは逆に第1の配線
44からタングステンプラグ48を通って第2の配線5
2へ流れる。そのとき、エレクトロマイグレーションが
起こる。すなわち、第2の配線52中の銅原子Cuが電
子e- の流れる方向(矢印で示す方向)と同様な方向に
移動しようとする。そのため、第2の配線52のタング
ステンプラグ48との接続部分でボイドが発生しようと
する。そのとき、第2の補償用パターン62より第2の
配線52へ銅原子Cuが供給されるため、従来の配線構
造では発生していた第2の配線52中のボイドの発生は
抑えられ、第2の配線52とタングステンプラグ48と
の良好な接続が保たれる。一方、第1の配線44中の銅
原子は、タングステンプラグ48および密着層47によ
ってタングステンプラグ48方向への移動が阻止される
ため、タングステンプラグ48方向には移動しない。
As shown in FIG. 6, when a current flows from the second wiring 52 to the first wiring 44 through the tungsten plug 48, the electron e flows from the first wiring 44 in reverse to the current. Second wiring 5 through tungsten plug 48
Flow to 2. At that time, electromigration occurs. That is, the copper atoms Cu in the second wiring 52 tend to move in the same direction as the direction in which the electrons e flow (the direction indicated by the arrow). Therefore, a void is likely to be generated at a connection portion between the second wiring 52 and the tungsten plug 48. At this time, since copper atoms Cu are supplied from the second compensation pattern 62 to the second wiring 52, the generation of voids in the second wiring 52 which has been generated in the conventional wiring structure is suppressed, and Good connection between the second wiring 52 and the tungsten plug 48 is maintained. On the other hand, the copper atoms in the first wiring 44 are not moved in the direction of the tungsten plug 48 because they are prevented from moving in the direction of the tungsten plug 48 by the tungsten plug 48 and the adhesion layer 47.

【0063】よって、エレクトロマイグレーションによ
る配線の断線の発生がなくなるので、配線信頼性の高い
半導体装置となる。
Therefore, the occurrence of disconnection of the wiring due to electromigration is eliminated, and the semiconductor device has high wiring reliability.

【0064】次に、本発明の第2の半導体装置の製造方
法に係わる第1の実施の形態を、図7によって説明す
る。なお、図7では、前記図4によって説明した構成部
品と同様のものには同一符号を付与して示す。
Next, a first embodiment of the second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the same components as those described with reference to FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.

【0065】図7に示すように、半導体基板(図示せ
ず)上に、その半導体基板に形成した素子(図示せず)
を覆う絶縁膜(図示せず)が形成されている。この絶縁
膜上に、例えば第1の絶縁膜41を形成する。この第1
の絶縁膜41は、例えば低誘電率有機膜と無機膜との積
層膜で形成し、ここでは低誘電率有機膜にポリアリール
エーテルを用い、無機膜に酸化シリコンを用いた。
As shown in FIG. 7, an element (not shown) formed on a semiconductor substrate (not shown)
An insulating film (not shown) is formed to cover. On this insulating film, for example, a first insulating film 41 is formed. This first
The insulating film 41 is formed of, for example, a laminated film of a low dielectric constant organic film and an inorganic film. Here, polyaryl ether is used for the low dielectric constant organic film, and silicon oxide is used for the inorganic film.

【0066】上記ポリアリールエーテル膜は以下によう
に成膜する。一例として、回転塗布装置を用い、上記素
子等を形成した半導体基板を回転塗布装置の回転チャッ
ク上に載置し、ポリアリールエーテル膜の源溶液を3c
3 〜5cm3 程度、半導体基板上に滴下するとともに
2500rpm〜3000rpmで回転チャックを回転
させて、滴下した源溶液を均一に広げる。塗布が終了し
た後、150℃および250℃の窒素雰囲気中で、それ
ぞれ1分間のベーキングを行う。さらにキュア炉を用
い、400℃の窒素雰囲気中で1時間のキュアを行う。
このようにして、半導体基板上に素子を覆うポリアリー
ルエーテル膜(比誘電率=2.75)を例えば500n
mの厚さに形成する。
The above-mentioned polyaryl ether film is formed as follows. As an example, using a spin coating device, the semiconductor substrate on which the above-described elements and the like are formed is placed on a rotary chuck of the spin coating device, and the source solution of the polyarylether film is placed in 3c.
m 3 to 5 cm 3 approximately, by rotating the rotating chuck with 2500rpm~3000rpm with dripped onto the semiconductor substrate, uniformly spread the dripped source solution. After the application is completed, baking is performed for 1 minute in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. and 250 ° C., respectively. Further, curing is performed for one hour in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. using a curing furnace.
In this way, a polyarylether film (relative permittivity = 2.75) covering the element on the semiconductor substrate is, for example, 500 n
m.

【0067】次いで、上記酸化シリコン膜を成膜する。
一例としては、プラズマCVD法により、上記ポリアリ
ールエーテル膜上に、酸化シリコン膜を例えば500n
mの厚さに形成する。このプラズマCVD法では、プロ
セスガスにモノシラン(供給流量は例えば100scc
m)と一酸化二窒素(供給流量は例えば400sccm
〜600sccm)とを用い、プラズマCVD装置のR
F(13.56MHz)パワーを0.35kW、成膜雰
囲気の圧力を667Pa、基板温度を400℃に設定し
て成膜を行った。このようにして、ポリアリールエーテ
ル膜上に素子を覆う酸化シリコン膜を例えば500nm
の厚さに形成する。
Next, the silicon oxide film is formed.
As an example, a silicon oxide film is formed on the polyaryl ether film by, for example, 500 nm by a plasma CVD method.
m. In this plasma CVD method, monosilane (a supply flow rate is, for example, 100 scc)
m) and nitrous oxide (supply flow rate is, for example, 400 sccm
600600 sccm) and R of the plasma CVD apparatus.
The film was formed by setting the F (13.56 MHz) power to 0.35 kW, the pressure of the film formation atmosphere to 667 Pa, and the substrate temperature to 400 ° C. In this way, a silicon oxide film covering the element is formed on the polyaryl ether
Formed to a thickness of

【0068】その後、CMPにより、酸化シリコン膜を
300nm程度の厚さ分だけ研磨して表面を平坦化し、
500nmの厚さのポリアリールエーテル膜上に200
nmの厚さの酸化シリコン膜を形成した第1の絶縁膜4
1を形成した。
Thereafter, the silicon oxide film is polished by CMP to a thickness of about 300 nm to planarize the surface.
200 on a 500 nm thick polyarylether film
First insulating film 4 formed with a silicon oxide film having a thickness of nm.
1 was formed.

【0069】次いで、通常の回転塗布法により、上記第
1の絶縁膜41上に、通常のリソグラフィー技術で用い
るレジスト膜(図示せず)を形成した後、リソグラフィ
ー技術により、第1の配線と第1の補償用パターンとを
埋め込むための第1の溝42を形成するための開口部
(図示せず)を形成する。次いで上記レジスト膜をエッ
チングマスクに用いて第1の絶縁膜41をエッチングし
て、第1の溝42を形成する。
Next, after forming a resist film (not shown) used in the ordinary lithography technique on the first insulating film 41 by the ordinary spin coating method, the first wiring and the first wiring are formed by the lithography technique. An opening (not shown) for forming the first groove 42 for embedding the first compensation pattern is formed. Next, the first insulating film 41 is etched using the resist film as an etching mask to form a first groove 42.

【0070】上記第1の絶縁膜41の酸化シリコン膜の
エッチングでは、一例として、マグネトロン方式のプラ
ズマエッチング装置を用い、エッチングガスにオクタフ
ルオロブテン(C4 8 )(供給流量は例えば14sc
cm)と一酸化炭素(CO)(供給流量は例えば250
sccm)とアルゴン(Ar)(供給流量は例えば10
0sccm)と酸素(O2 )(供給流量は例えば2sc
cm)とを用い、電源パワーを0.6kW、エッチング
雰囲気の圧力を5.3Pa、基板温度を20℃に設定し
てエッチングを行った。
In the etching of the silicon oxide film of the first insulating film 41, as an example, a magnetron type plasma etching apparatus is used, and octafluorobutene (C 4 F 8 ) is used as an etching gas (the supply flow rate is, for example, 14 sc).
cm) and carbon monoxide (CO) (supply flow rate is, for example, 250
sccm) and argon (Ar) (supply flow rate is, for example, 10
0 sccm) and oxygen (O 2 ) (supply flow rate is 2 sc
cm), the power was set to 0.6 kW, the pressure of the etching atmosphere was set to 5.3 Pa, and the substrate temperature was set to 20 ° C. to perform etching.

【0071】また上記第1の絶縁膜41のポリアリール
エーテル膜のエッチングでは、一例として、ECR方式
のプラズマエッチング装置を用い、エッチングガスに窒
素(N2 )(供給流量は例えば40sccm)とヘリウ
ム(He)(供給流量は例えば165sccm)とを用
い、マイクロ波パワーを0.5kW、基板バイアスRF
を0.1kW、エッチング雰囲気の圧力を0.8Pa、
基板温度を−50℃に設定し、酸化シリコン膜をハード
マスクにして、ポリアリールエーテル膜のエッチングを
行った。その際、上記絶縁膜がエッチングストッパとし
て機能する。したがって、上記絶縁膜の最上層は、少な
くともポリアリールエーテル膜をエッチングした際にエ
ッチングストッパとなるような、例えば無機絶縁膜で形
成されていることが望ましい。なお、エッチングストッ
パとしての機能を有していればは低誘電率有機絶縁膜で
形成されていてもよい。
In the etching of the polyarylether film of the first insulating film 41, as an example, an ECR type plasma etching apparatus is used, and nitrogen (N 2 ) (supply flow rate is, for example, 40 sccm) and helium ( He) (the supply flow rate is, for example, 165 sccm), the microwave power is 0.5 kW, and the substrate bias RF is used.
0.1 kW, the pressure of the etching atmosphere is 0.8 Pa,
The substrate temperature was set to −50 ° C., and the polyarylether film was etched using the silicon oxide film as a hard mask. At this time, the insulating film functions as an etching stopper. Therefore, it is desirable that the uppermost layer of the insulating film is formed of, for example, an inorganic insulating film which serves as an etching stopper when at least the polyarylether film is etched. Note that as long as it has a function as an etching stopper, it may be formed of a low dielectric constant organic insulating film.

【0072】次いで、アルゴンスパッタエッチングによ
り、上記第1の溝42の底部に露出している金属膜パタ
ーンの表面の絶縁物(例えば自然酸化膜等)を除去す
る。このアルゴンスパッタエッチングは、一例として、
酸化シリコン膜を30nm程度エッチングする条件で行
う。例えば、誘導結合型プラズマ方式のエッチング装置
を用い、エッチングガスにアルゴン(Ar)(供給流量
は例えば50sccm〜300sccm)とを用い、I
CPパワー(コイル印加RF=450kHz)を0.7
kW〜1.5kW、基板バイアス(RF=13.56M
Hz)を100V〜300Vに設定して行った。
Next, an insulator (eg, a natural oxide film) on the surface of the metal film pattern exposed at the bottom of the first groove 42 is removed by argon sputter etching. This argon sputter etching, for example,
The etching is performed under the condition that the silicon oxide film is etched by about 30 nm. For example, using an inductively coupled plasma type etching apparatus, using argon (Ar) (a supply flow rate is, for example, 50 sccm to 300 sccm) as an etching gas,
CP power (coil applied RF = 450 kHz) 0.7
kW to 1.5 kW, substrate bias (RF = 13.56M
Hz) was set to 100 V to 300 V.

【0073】次いでスパッタリングにより、上記第1の
溝42の内部に第1のバリアメタル層43を例えば30
nmの厚さに形成する。この第1のバリアメタル層43
は、一例として、窒化タンタルもしくはタンタルのよう
な、銅の移動を阻止するような金属化合物もしくは金属
材料で形成されている。上記スパッタリングでは、一例
として、遠距離スパッタ法もしくはイオン化スパッタ法
を用いる。
Then, a first barrier metal layer 43 is formed in the first groove 42 by sputtering, for example, for 30 minutes.
It is formed to a thickness of nm. This first barrier metal layer 43
Is formed of, for example, a metal compound or a metal material such as tantalum nitride or tantalum which prevents the transfer of copper. In the above sputtering, a long-distance sputtering method or an ionization sputtering method is used as an example.

【0074】次いでスパッタリングにより、上記第1の
溝42の内部に第1のバリアメタル層43を介して銅の
シード層(図示せず)を例えば50nm〜200nmの
厚さに形成する。このスパッタリングでは、一例とし
て、遠距離スパッタ法もしくはイオン化スパッタ法を用
いる。
Next, a copper seed layer (not shown) is formed to a thickness of, for example, 50 nm to 200 nm in the first groove 42 via the first barrier metal layer 43 by sputtering. In this sputtering, for example, a long-distance sputtering method or an ionization sputtering method is used.

【0075】次いで例えば電解メッキ法により、銅のシ
ード層の表面に銅を堆積して、上記第1の溝42の内部
を銅で埋め込む。その後、CMPにより、第1の絶縁膜
41上の余分な銅および第1のバリアメタル層43を除
去して、第1の溝42の内部に第1のバリアメタル層4
3を介して残した銅で第1の配線44とそれに連続して
接続する第1の補償用パターン61とを形成する。
Next, copper is deposited on the surface of the copper seed layer by, for example, electrolytic plating, and the inside of the first groove 42 is filled with copper. After that, the excess copper and the first barrier metal layer 43 on the first insulating film 41 are removed by CMP, and the first barrier metal layer 4 is formed inside the first groove 42.
The first wiring 44 and the first compensating pattern 61 connected to the first wiring 44 are formed with the copper left through the third wiring 44.

【0076】次いで、例えば、前記第1の絶縁膜41を
形成したのと同様にして、第1の絶縁膜41上に上記第
1の配線44および第1の補償用パターン61を覆うポ
リアリールエーテル膜を例えば500nmの厚さに形成
する。次いで、このポリアリールエーテル膜上に、酸化
シリコン膜を例えば500nmの厚さに形成する。その
後、CMPにより、酸化シリコン膜を300nm程度の
厚さ分だけ研磨して表面を平坦化し、500nmの厚さ
のポリアリールエーテル膜上に200nmの厚さの酸化
シリコン膜を形成した第2の絶縁膜45を形成する。
Next, for example, in the same manner as the formation of the first insulating film 41, a polyaryl ether covering the first wiring 44 and the first compensation pattern 61 is formed on the first insulating film 41. The film is formed to a thickness of, for example, 500 nm. Next, a silicon oxide film having a thickness of, for example, 500 nm is formed on the polyaryl ether film. After that, the silicon oxide film is polished by a thickness of about 300 nm by CMP to planarize the surface, and a 200-nm-thick silicon oxide film is formed on a 500-nm-thick polyarylether film. A film 45 is formed.

【0077】次いで、第2の絶縁膜45上に、通常のリ
ソグラフィー技術で用いるレジスト膜(図示せず)を形
成した後、リソグラフィー技術により、上記レジスト膜
に接続孔を形成するための開口部(図示せず)を形成す
る。次いで上記レジスト膜をエッチングマスクに用いて
第2の絶縁膜45をエッチングして接続孔46を形成す
る。この接続孔46は、例えば0.15μm〜0.30
μm程度の径で形成される。なお、上記第2の絶縁膜4
5のエッチングは、上記第1の絶縁膜41のエッチング
と同様なる条件で行えばよい。
Next, after forming a resist film (not shown) used in the ordinary lithography technique on the second insulating film 45, an opening () for forming a connection hole in the resist film is formed by the lithography technique. (Not shown). Next, using the resist film as an etching mask, the second insulating film 45 is etched to form a connection hole 46. This connection hole 46 is, for example, 0.15 μm to 0.30 μm.
It is formed with a diameter of about μm. The second insulating film 4
The etching of 5 may be performed under the same conditions as the etching of the first insulating film 41.

【0078】次いで上記半導体基板を加熱して、大気中
にさらされたことにより第2の絶縁膜45、第1の絶縁
膜41等が吸水した水分を脱離させる。この熱処理は、
一例として、350℃の非酸化性雰囲気で10分間の加
熱を行った。上記非酸化性雰囲気は工業的真空雰囲気で
あってもよい。
Next, the semiconductor substrate is heated to remove moisture absorbed by the second insulating film 45, the first insulating film 41, and the like due to exposure to the air. This heat treatment
As an example, heating was performed in a non-oxidizing atmosphere at 350 ° C. for 10 minutes. The non-oxidizing atmosphere may be an industrial vacuum atmosphere.

【0079】引き続き、上記半導体基板を大気にさらす
ことなく、上記接続孔46の底部に露出している第1の
配線44の表面をソフトエッチングする。このソフトエ
ッチングは、一例として、酸化シリコン膜を30nm程
度エッチングする条件で行う。例えば、ICP方式のエ
ッチング装置を用い、エッチングガスにアルゴン(A
r)(供給流量は例えば50sccm〜300scc
m)と水素(H2 )(供給流量は例えば0sccm〜3
00sccm)とを用い、ICPパワー(コイル印加R
F=450kW)を0.7kW〜1.5kW、基板バイ
アス(RF=13.56MHz)を100V〜300V
に設定して行った。このソフトエッチングでは、アルゴ
ンイオンのストッパ作用もしくは水素ラジカルの還元作
用により、第1の配線44の表面の絶縁物(例えば自然
酸化膜等)を除去する。
Subsequently, the surface of the first wiring 44 exposed at the bottom of the connection hole 46 is soft-etched without exposing the semiconductor substrate to the atmosphere. This soft etching is performed, for example, under the condition that the silicon oxide film is etched by about 30 nm. For example, by using an ICP type etching apparatus, argon (A
r) (the supply flow rate is, for example, 50 sccm to 300 sccc)
m) and hydrogen (H 2 ) (the supply flow rate is, for example, 0 sccm to 3 sc).
00 sccm) and ICP power (coil applied R
F = 450 kW) 0.7 kW to 1.5 kW, substrate bias (RF = 13.56 MHz) 100 V to 300 V
I went to set. In this soft etching, an insulator (for example, a natural oxide film) on the surface of the first wiring 44 is removed by a stopper action of argon ions or a reducing action of hydrogen radicals.

【0080】次いでスパッタリングにより、上記接続孔
46の各内部に密着層47を、例えば、下層よりチタン
膜を20nmの厚さに成膜し、さらに窒化チタン膜を5
0nmの厚さに成膜して形成する、さらにタングステン
膜を50nmの厚さに形成する。上記スパッタリングで
は、一例として、遠距離スパッタ法もしくはイオン化ス
パッタ法を用いる。
Next, an adhesion layer 47 is formed inside each of the connection holes 46 by sputtering, for example, a titanium film is formed to a thickness of 20 nm from the lower layer, and a titanium nitride film is formed to a thickness of 5 nm.
A film is formed to a thickness of 0 nm, and a tungsten film is further formed to a thickness of 50 nm. In the above sputtering, a long-distance sputtering method or an ionization sputtering method is used as an example.

【0081】次いで、タングステンCVD装置を用い
て、接続孔46の内部を埋め込むようにタングステンを
堆積する。このタングステンCVD条件は、一例とし
て、プロセスガスに六フッ化タングステン(WF6
(供給流量は例えば15sccm)と水素(H2 )(供
給流量は例えば400sccm)とモノシラン(SiH
4 )(供給流量は例えば4sccm)とアルゴン(A
r)(供給流量は例えば500sccm)とを用い、基
板温度を375℃に設定して、核形成を行い、続いて、
プロセスガスを六フッ化タングステン(WF6 )(供給
流量は例えば80sccm)と水素(H2 )(供給流量
は例えば2000sccm)とアルゴン(Ar)(供給
流量は例えば1000sccm)とを用い、基板温度を
375℃に設定して、埋め込みを行った。
Next, using a tungsten CVD apparatus, tungsten is deposited so as to fill the inside of the connection hole 46. The tungsten CVD condition is, for example, that the process gas is tungsten hexafluoride (WF 6 ).
(The supply flow rate is, for example, 15 sccm), hydrogen (H 2 ) (the supply flow rate is, for example, 400 sccm), and monosilane (SiH).
4 ) (The supply flow rate is, for example, 4 sccm) and argon (A
r) (supply flow rate is, for example, 500 sccm), the substrate temperature is set at 375 ° C., and nucleation is performed.
Using tungsten hexafluoride (WF 6 ) (supply flow rate is, for example, 80 sccm), hydrogen (H 2 ) (supply flow rate is, for example, 2000 sccm) and argon (Ar) (supply flow rate is, for example, 1000 sccm) as the process gas, and controlling the substrate temperature. Embedding was performed at 375 ° C.

【0082】その後、エッチバックもしくはCMPによ
り、第2の絶縁膜45上の余分な密着層47およびタン
グステンを除去して、接続孔46の内部に密着層47を
タングステンプラグ48を形成する。
After that, the excess adhesive layer 47 and the tungsten on the second insulating film 45 are removed by etch back or CMP to form a tungsten plug 48 with the adhesive layer 47 inside the connection hole 46.

【0083】次に、前記第2の絶縁膜45を形成したの
と同様にして、第2の絶縁膜45上にタングステンプロ
セス48を覆うポリアリールエーテル膜を例えば500
nmの厚さに形成する。次いで、このポリアリールエー
テル膜上に 酸化シリコン膜を例えば500nmの厚さ
に形成する。その後、CMPにより、酸化シリコン膜を
300nm程度の厚さ分だけ研磨して表面を平坦化し、
上記ポリアリールエーテル膜上に200nmの厚さの酸
化シリコン膜を形成した第3の絶縁膜49を形成する。
Next, in the same manner as the formation of the second insulating film 45, a polyarylether film covering the tungsten process 48 is formed on the second insulating film 45 by, for example, 500
It is formed to a thickness of nm. Next, a silicon oxide film having a thickness of, for example, 500 nm is formed on the polyarylether film. Thereafter, the silicon oxide film is polished by a thickness of about 300 nm by CMP to flatten the surface,
A third insulating film 49 in which a silicon oxide film having a thickness of 200 nm is formed on the polyaryl ether film.

【0084】次いで、通常の回転塗布法により、第3の
絶縁膜49上に、通常のリソグラフィー技術で用いるレ
ジスト膜(図示せず)を形成した後、リソグラフィー技
術により、上記レジスト膜に第2の配線と第2の補償用
パターンとを埋め込むための第2の溝を形成するための
開口部(図示せず)を形成する。次いで上記レジスト膜
をエッチングマスクに用いて第3の絶縁膜49をエッチ
ングして、第2の溝50を形成する。
Next, after forming a resist film (not shown) used in a normal lithography technique on the third insulating film 49 by a usual spin coating method, a second film is formed on the resist film by a lithography technique. An opening (not shown) for forming a second groove for embedding the wiring and the second compensation pattern is formed. Next, the third insulating film 49 is etched using the resist film as an etching mask to form a second groove 50.

【0085】上記第3の絶縁膜49における酸化シリコ
ン膜のエッチングでは、一例として、マグネトロン方式
のプラズマエッチング装置を用い、エッチングガスにオ
クタフルオロブテン(C4 8 )(供給流量は例えば1
4sccm)と一酸化炭素(CO)(供給流量は例えば
250sccm)とアルゴン(Ar)(供給流量は例え
ば100sccm)と酸素(O2 )(供給流量は例えば
2sccm)とを用い、電源パワーを0.6kW、エッ
チング雰囲気の圧力を5.3Pa、基板温度を20℃に
設定してエッチングを行った。
In the etching of the silicon oxide film in the third insulating film 49, for example, a magnetron-type plasma etching apparatus is used, and octafluorobutene (C 4 F 8 ) is used as an etching gas (supply flow rate is, for example, 1
4 sccm), carbon monoxide (CO) (supply flow rate is, for example, 250 sccm), argon (Ar) (supply flow rate is, for example, 100 sccm), and oxygen (O 2 ) (supply flow rate is, for example, 2 sccm). Etching was performed at a setting of 6 kW, a pressure of an etching atmosphere of 5.3 Pa, and a substrate temperature of 20 ° C.

【0086】また上記第3の絶縁膜49におけるポリア
リールエーテル膜のエッチングでは、一例として、EC
R方式のプラズマエッチング装置を用い、エッチングガ
スに窒素(N2 )(供給流量は例えば40sccm)と
ヘリウム(He)(供給流量は例えば165sccm)
とを用い、マイクロ波パワーを0.5kW、基板バイア
スRFを0.1kW、エッチング雰囲気の圧力を0.8
Pa、基板温度を−50℃に設定し、酸化シリコン膜を
ハードマスクにして、タングステンプラグ48が露出す
るまでエッチングを行った。なお、このエッチングで
は、上記第2の絶縁膜45の酸化シリコン膜がエッチン
グストッパとしての機能を果たす。このようにして、第
3の絶縁膜49に第2の溝50を形成する。
In the etching of the polyarylether film in the third insulating film 49, as an example, EC
Using an R-type plasma etching apparatus, nitrogen (N 2 ) (supply flow rate is, for example, 40 sccm) and helium (He) (supply flow rate is, for example, 165 sccm) as etching gas.
, A microwave power of 0.5 kW, a substrate bias RF of 0.1 kW, and an etching atmosphere pressure of 0.8 kW.
Pa, the substrate temperature was set to −50 ° C., and etching was performed using the silicon oxide film as a hard mask until the tungsten plug 48 was exposed. In this etching, the silicon oxide film of the second insulating film 45 functions as an etching stopper. Thus, the second groove 50 is formed in the third insulating film 49.

【0087】引き続き、上記半導体基板を大気にさらす
ことなく、上記第2の溝50の底部に露出しているタン
グステンプラグ48の表面をソフトエッチングする。こ
のソフトエッチングは、一例として、酸化シリコン膜を
30nm程度エッチングする条件で行う。例えば、IC
P方式のエッチング装置を用い、エッチングガスにアル
ゴン(Ar)(供給流量は例えば50sccm〜300
sccm)と水素(H2 )(供給流量は例えば0scc
m〜300sccm)とを用い、ICPパワー(コイル
印加RF=450kW)を0.7kW〜1.5kW、基
板バイアス(RF=13.56MHz)を100V〜3
00Vに設定して行った。このソフトエッチングでは、
アルゴンイオンのスパッタ作用もしくは水素ラジカルの
還元作用により、タングステンプラグ48の表面の絶縁
物(例えば自然酸化膜等)を除去する。
Subsequently, the surface of the tungsten plug 48 exposed at the bottom of the second groove 50 is soft-etched without exposing the semiconductor substrate to the atmosphere. This soft etching is performed, for example, under the condition that the silicon oxide film is etched by about 30 nm. For example, IC
Using a P-type etching apparatus, the etching gas is argon (Ar) (supply flow rate is, for example, 50 sccm to 300 sc).
sccm) and hydrogen (H 2 ) (the supply flow rate is, for example, 0 scc)
m-300 sccm), the ICP power (coil applied RF = 450 kW) is 0.7 kW-1.5 kW, and the substrate bias (RF = 13.56 MHz) is 100 V-3.
It was set at 00V. In this soft etching,
The insulator (for example, a natural oxide film) on the surface of the tungsten plug 48 is removed by a sputtering action of argon ions or a reducing action of hydrogen radicals.

【0088】次いでスパッタリングにより、上記第2の
溝50の内部に第2のバリアメタル層51を例えば50
nmの厚さに形成する。この第2のバリアメタル層50
は、一例として、窒化タンタルもしくはタンタルのよう
な、銅の移動を阻止するような金属化合物もしくは金属
材料で形成されている。上記スパッタリングでは、一例
として、遠距離スパッタ法もしくはイオン化スパッタ法
を用いる。
Next, a second barrier metal layer 51 is formed inside the second groove 50 by sputtering, for example, 50.
It is formed to a thickness of nm. This second barrier metal layer 50
Is formed of, for example, a metal compound or a metal material such as tantalum nitride or tantalum which prevents the transfer of copper. In the above sputtering, a long-distance sputtering method or an ionization sputtering method is used as an example.

【0089】続いてスパッタリングにより、上記第2の
溝50の内部に第2のバリアメタル層51を介して銅の
シード層(図示せず)を例えば100nm〜200nm
の厚さに形成する。このスパッタリングでは、一例とし
て、遠距離スパッタ法もしくはイオン化スパッタ法を用
いる。
Subsequently, a copper seed layer (not shown) is formed in the second groove 50 via the second barrier metal layer 51 by sputtering, for example, in a thickness of 100 nm to 200 nm.
Formed to a thickness of In this sputtering, for example, a long-distance sputtering method or an ionization sputtering method is used.

【0090】次いで例えば電解メッキ法により、銅のシ
ード層の表面に銅を堆積して、第2の溝50の内部を銅
で埋め込む。その後、CMPにより、第3の絶縁膜49
上の余分な銅および第2のバリアメタル層51を除去し
て、第2の溝50の内部に第2のバリアメタル層51を
介して残した銅で第2の配線52とそれに連続して接続
する第2の補償用パターン62とを形成する。
Next, copper is deposited on the surface of the copper seed layer by, for example, electrolytic plating, and the inside of the second groove 50 is filled with copper. Thereafter, the third insulating film 49 is formed by CMP.
Excess copper and the second barrier metal layer 51 are removed, and the second wiring 52 and the second wiring 52 are continuously formed with the copper left inside the second groove 50 via the second barrier metal layer 51. A second compensation pattern 62 to be connected is formed.

【0091】上記製造方法では、第1の配線44と第2
の配線52とを接続するために、エレクトロマイグレー
ションを起こさないとされているタングステンプラグ4
8を形成することから、タングステンプラグ48に電流
がながれてもそのタングステンプラグ48の部分にボイ
ドの発生は起こらない。また、第1の配線44に接続す
る第1の補償用パターン61を形成し、第2の配線52
に接続する第2の補償用パターン62を形成することか
ら、たとえエレクトロマイグレーションにより、タング
ステンプラグ48が接続される部分にボイドが発生しよ
うとしても、第1の配線44には第1の補償用パターン
61から銅原子が供給され、第2の配線52には第2の
補償用パターン62から銅原子が供給される。そのた
め、第1の配線44および第2の配線52にはボイドが
発生することはなく、タングステンプラグ48と第1の
配線44、第2の配線52との接続は確実になされる。
In the above manufacturing method, the first wiring 44 and the second
Tungsten plug 4 which is assumed to be free from electromigration in order to connect
The formation of 8 prevents voids from occurring in the tungsten plug 48 even if current flows through the tungsten plug 48. Further, a first compensation pattern 61 connected to the first wiring 44 is formed, and a second wiring 52 is formed.
The second compensation pattern 62 connected to the first wiring 44 is formed on the first wiring 44 even if a void is generated in the portion to which the tungsten plug 48 is connected due to electromigration. Copper atoms are supplied from 61, and copper atoms are supplied to the second wiring 52 from the second compensation pattern 62. Therefore, no void is generated in the first wiring 44 and the second wiring 52, and the connection between the tungsten plug 48 and the first wiring 44 and the second wiring 52 is ensured.

【0092】上記第1の絶縁膜41、第2の絶縁膜45
および第3の絶縁膜49は、上記構成の絶縁膜に限定さ
れることはなく、各絶縁膜を単一の絶縁膜で形成するこ
とも可能である。ただし、その場合には、第1の絶縁膜
41と第2の絶縁膜45、および第2の絶縁膜45と第
3の絶縁膜49とでは異なるエッチング特性を有する材
料で形成することが好ましい。すなわち、第3の絶縁膜
49をエッチングする際に第2の絶縁膜45がエッチン
グストッパとなるように各絶縁膜の材料を選択する、ま
た第2の絶縁膜45をエッチングする際に第1の絶縁膜
41がエッチングストッパとなるように各絶縁膜の材料
を選択することが好ましい。また、第1、第2、第3の
絶縁膜41、45、49を全て同一の絶縁膜材料で形成
する場合には、各絶縁膜の層間に絶縁膜からなるエッチ
ングストッパ層を形成する必要がある。エッチングスト
ッパ層を設けない場合には、第1、第2の溝42、50
を形成する際のエッチングにおいて、エッチング時間を
制御することで、それぞれの深さを決定すればよい。
The first insulating film 41 and the second insulating film 45
In addition, the third insulating film 49 is not limited to the insulating film having the above structure, and each insulating film can be formed of a single insulating film. However, in that case, it is preferable that the first insulating film 41 and the second insulating film 45 and the second insulating film 45 and the third insulating film 49 be formed using materials having different etching characteristics. That is, when etching the third insulating film 49, the material of each insulating film is selected so that the second insulating film 45 serves as an etching stopper, and when the second insulating film 45 is etched, the first material is selected. It is preferable to select the material of each insulating film so that the insulating film 41 serves as an etching stopper. When the first, second, and third insulating films 41, 45, and 49 are all formed of the same insulating film material, it is necessary to form an etching stopper layer made of an insulating film between the insulating films. is there. If the etching stopper layer is not provided, the first and second grooves 42 and 50
In the etching at the time of forming the layers, the respective depths may be determined by controlling the etching time.

【0093】上記構成では、第1の配線44、第2の配
線52ともに溝配線で形成されているが、絶縁膜上に配
線を形成するための金属層を形成し、通常のリソグラフ
ィー技術とエッチング技術とによってその金属層をエッ
チングして配線パターンを形成した配線構造であっても
よい。
In the above configuration, both the first wiring 44 and the second wiring 52 are formed by trench wiring. However, a metal layer for forming wiring is formed on the insulating film, and the usual lithography technique and etching are performed. A wiring structure in which a wiring pattern is formed by etching the metal layer depending on technology may be used.

【0094】次に、銅配線を通常のリソグラフィー技術
とエッチング技術によりパターニングして形成する場合
の半導体装置の製造方法を第2の実施の形態として、図
8によって説明する。
Next, a description will be given of a second embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device in the case where a copper wiring is formed by patterning using ordinary lithography and etching techniques, with reference to FIG.

【0095】図8に示すように、半導体基板(図示せ
ず)上に、その半導体基板に形成した素子(図示せず)
を覆う第1の絶縁膜71が形成されている。この第1の
絶縁膜71上に、下層バリアメタル層72、密着層7
3、配線形成層74、上層バリアメタル層75等を順次
形成する。一例として、下層バリアメタル層72はタン
タルもしくは窒化タンタルを30nmの厚さに堆積して
形成し、密着層73はタングステンを20nmの厚さに
堆積して形成し、配線形成層74は銅を300nmの厚
さに堆積して形成し、上層バリアメタル層75は窒化チ
タンを30nmの厚さに堆積して形成する。これらの膜
は既存のスパッタリング装置、CVD装置等を用いて形
成する。望ましくは酸素を含む雰囲気にさらすことな
く、連続的に成膜を行う。さらに、ハードマスク層(図
示せず)を例えば酸化シリコン膜で形成する。
As shown in FIG. 8, an element (not shown) formed on a semiconductor substrate (not shown) is formed on the semiconductor substrate (not shown).
A first insulating film 71 is formed to cover the first insulating film 71. On the first insulating film 71, a lower barrier metal layer 72 and an adhesion layer 7
3. A wiring forming layer 74, an upper barrier metal layer 75, and the like are sequentially formed. As an example, the lower barrier metal layer 72 is formed by depositing tantalum or tantalum nitride to a thickness of 30 nm, the adhesion layer 73 is formed by depositing tungsten to a thickness of 20 nm, and the wiring forming layer 74 is formed by depositing copper of 300 nm. The upper barrier metal layer 75 is formed by depositing titanium nitride to a thickness of 30 nm. These films are formed using an existing sputtering device, CVD device, or the like. Desirably, film formation is performed continuously without exposure to an atmosphere containing oxygen. Further, a hard mask layer (not shown) is formed of, for example, a silicon oxide film.

【0096】次いで、通常の回転塗布法により、上記ハ
ードマスク層上に、通常のリソグラフィー技術で用いる
レジスト膜(図示せず)を形成した後、リソグラフィー
技術により、上記第1の配線と第1の補償用パターニン
グとをパターニングするためのハードマスクパターン
(図示せず)を形成する。その後、上記レジスト膜を除
去する。次いで上記ハードマスクパターンをエッチング
マスクに用いて、上記上層バリアメタル層75、配線形
成層74、密着層73、下層バリアメタル層72を順次
エッチングして、第1の配線76とそれに連続して形成
される第1の補償用パターン91とを形成する。
Next, after forming a resist film (not shown) used in the ordinary lithography technique on the hard mask layer by the ordinary spin coating method, the first wiring and the first wiring are formed by the lithography technique. A hard mask pattern (not shown) for patterning the compensation patterning is formed. After that, the resist film is removed. Next, using the hard mask pattern as an etching mask, the upper barrier metal layer 75, the wiring forming layer 74, the adhesion layer 73, and the lower barrier metal layer 72 are sequentially etched to form the first wiring 76 and the first wiring 76 successively. And a first compensating pattern 91 to be formed.

【0097】上記第1の配線76と第1の補償用パター
ン91とを形成するためのエッチングは、例えばヘリコ
ン波プラズマエッチング装置を用いて3段階に分けて行
った。そのエッチング条件の一例としては、第1段階の
エッチングでは、エッチングガスに三塩化ホウ素(BC
3 )(供給流量は例えば10sccm)と塩素(Cl
2 )(供給流量は例えば10sccm)とを用い、成膜
雰囲気の圧力を0.1Pa、ヘリコン波ソースパワーを
0.15kW、RFバイアスを0.3W、基板を載置す
るステージ温度を250℃に設定した。第2段階のエッ
チングでは、エッチングガスに塩素(Cl2 )(供給流
量は例えば10sccm)を用い、成膜雰囲気の圧力を
0.05Pa、ヘリコン波ソースパワーを0.15k
W、RFバイアスを0.3W、基板を載置するステージ
温度を240℃に設定した。第3段階のエッチングで
は、エッチングガスにジフルオロメタン(CH2 2
(供給流量は例えば10sccm)と塩素(Cl2
(供給流量は例えば10sccm)とを用い、成膜雰囲
気の圧力を0.05Pa、ヘリコン波ソースパワーを
0.15kW、RFバイアスを0.3W、基板を載置す
るステージ温度を240℃に設定した。
The etching for forming the first wiring 76 and the first compensation pattern 91 was performed in three stages using, for example, a helicon wave plasma etching apparatus. As an example of the etching conditions, in the first stage etching, boron trichloride (BC) is used as an etching gas.
l 3 ) (supply flow rate is, for example, 10 sccm) and chlorine (Cl
2 ) (supply flow rate is, for example, 10 sccm), the pressure of the film formation atmosphere is 0.1 Pa, the helicon wave source power is 0.15 kW, the RF bias is 0.3 W, and the stage temperature for mounting the substrate is 250 ° C. Set. In the etching of the second stage, chlorine (Cl 2 ) (supply flow rate is, for example, 10 sccm) is used as an etching gas, the pressure of the film formation atmosphere is 0.05 Pa, and the helicon wave source power is 0.15 k.
W, the RF bias was set to 0.3 W, and the stage temperature for mounting the substrate was set to 240 ° C. In the etching of the third stage, difluoromethane (CH 2 F 2 ) is used as an etching gas.
(The supply flow rate is, for example, 10 sccm) and chlorine (Cl 2 )
(The supply flow rate was, for example, 10 sccm), the pressure of the deposition atmosphere was set to 0.05 Pa, the helicon wave source power was set to 0.15 kW, the RF bias was set to 0.3 W, and the stage temperature for mounting the substrate was set to 240 ° C. .

【0098】次いで、上記第1の絶縁膜71上に、上記
第1の配線76を覆う第2の絶縁膜77を、例えば50
0nmの厚さのポリアリールエーテル膜で形成する。
Next, a second insulating film 77 covering the first wiring 76 is formed on the first insulating film 71 by, for example, 50
It is formed of a polyarylether film having a thickness of 0 nm.

【0099】次いで上記第2の絶縁膜77上に、第3の
絶縁膜78を、例えば1.40μmの厚さの酸化シリコ
ン膜で形成する。その後、CMPにより、第3の絶縁膜
78を600nm程度の厚さ分だけ研磨して表面を平坦
化し、接続孔が形成される第3の絶縁膜78と第2の絶
縁膜77からなる層間絶縁膜を形成する。
Next, a third insulating film 78 is formed on the second insulating film 77 by, for example, a silicon oxide film having a thickness of 1.40 μm. Thereafter, the third insulating film 78 is polished by CMP to a thickness of about 600 nm to planarize the surface, and an interlayer insulating film including the third insulating film 78 and the second insulating film 77 in which connection holes are formed. Form a film.

【0100】次に、通常の回転塗布法により、上記第3
の絶縁膜78上に、通常のリソグラフィー技術で用いる
レジスト膜(図示せず)を形成した後、リソグラフィー
技術により、上記第1の配線76と上層配線とを接続す
るプラグを形成する位置上に開口部(図示せず)を形成
する。次いで上記レジスト膜をエッチングマスクに用い
て第3の絶縁膜78、第2の絶縁膜77をエッチングし
て、上記第1の配線76の所定の接続孔を形成する領域
に達する接続孔79を形成する。その後、上記レジスト
膜を除去する。
Next, the third spin coating is performed by a usual spin coating method.
After a resist film (not shown) used in the ordinary lithography technique is formed on the insulating film 78, an opening is formed on the position where a plug for connecting the first wiring 76 and the upper wiring is formed by the lithography technique. A part (not shown) is formed. Next, the third insulating film 78 and the second insulating film 77 are etched using the resist film as an etching mask to form a connection hole 79 reaching a region where a predetermined connection hole of the first wiring 76 is formed. I do. After that, the resist film is removed.

【0101】上記エッチングでは、前記第1の実施の形
態で説明したのと同様なるエッチング条件で、上記第3
の絶縁膜78、第2の絶縁膜77のエッチングを行う。
In the above etching, the third etching is performed under the same etching conditions as those described in the first embodiment.
Of the insulating film 78 and the second insulating film 77 are performed.

【0102】次いで上記半導体基板を加熱して、大気中
にさらされたことにより第3の絶縁膜78、第2の絶縁
膜77等が吸水した水分を脱離させる。この熱処理は、
一例として、350℃の非酸化性雰囲気で10分間の加
熱を行った。上記非酸化性雰囲気は工業的真空雰囲気で
あってもよい。
Next, the semiconductor substrate is heated to remove moisture absorbed by the third insulating film 78, the second insulating film 77, and the like due to exposure to the air. This heat treatment
As an example, heating was performed in a non-oxidizing atmosphere at 350 ° C. for 10 minutes. The non-oxidizing atmosphere may be an industrial vacuum atmosphere.

【0103】引き続き、上記半導体基板を大気にさらす
ことなく、上記接続孔79の底部に露出している第1の
配線76の表面をソフトエッチングする。このソフトエ
ッチングは、前記説明したのと同様なる条件で行う。こ
のソフトエッチングでは、アルゴンイオンのストッパ作
用もしくは水素ラジカルの還元作用により、第1の配線
76の表面の絶縁物(例えば自然酸化膜等)を除去す
る。
Subsequently, the surface of the first wiring 76 exposed at the bottom of the connection hole 79 is soft-etched without exposing the semiconductor substrate to the atmosphere. This soft etching is performed under the same conditions as described above. In this soft etching, an insulator (for example, a natural oxide film) on the surface of the first wiring 76 is removed by a stopper action of argon ions or a reducing action of hydrogen radicals.

【0104】次いでスパッタリングにより、上記接続孔
79の内部に密着層80を、例えば、下層よりチタン膜
を20nmの厚さに成膜し、さらに窒化チタン膜を50
nmの厚さに成膜して形成する。さらにタングステン膜
を50nmの厚さに形成する。上記スパッタリングで
は、一例として、遠距離スパッタ法もしくはイオン化ス
パッタ法を用いる。
Next, an adhesion layer 80 is formed in the connection hole 79 by sputtering, for example, a titanium film is formed to a thickness of 20 nm from the lower layer, and a titanium nitride film is formed to a thickness of 50 nm.
The film is formed to have a thickness of nm. Further, a tungsten film is formed to a thickness of 50 nm. In the above sputtering, a long-distance sputtering method or an ionization sputtering method is used as an example.

【0105】次いで、タングステンCVD装置を用い
て、接続孔79の内部を埋め込むようにタングステンを
堆積する。このタングステンCVD条件は前記説明した
のと同様の条件である。その後、エッチバックもしくは
CMPにより、第3の絶縁膜78上の余分な密着層90
およびタングステンを除去して、接続孔89の内部に密
着層80をタングステンプラグ81を形成する。
Next, tungsten is deposited using a tungsten CVD apparatus so as to fill the inside of the connection hole 79. The tungsten CVD conditions are the same as those described above. After that, an extra adhesion layer 90 on the third insulating film 78 is formed by etch back or CMP.
Then, the tungsten is removed, and an adhesion layer 80 and a tungsten plug 81 are formed inside the connection hole 89.

【0106】次いで、上記第3の絶縁膜78上に、第1
の配線76を形成したのと同様に、下層バリアメタル層
82、密着層83、配線形成層84、上層バリアメタル
層85を形成た後、それらの膜をリソグラフィー技術と
エッチング技術とによりパターニングして、上記タング
ステンプラグ81に接続する第2の配線86とそれに連
続して形成される第2の補償用パターン92を形成す
る。上記各膜の成膜条件とそのエッチング条件は前記第
1の配線76を形成したのと同様なる条件で行った。
Next, a first insulating film is formed on the third insulating film 78.
After the lower barrier metal layer 82, the adhesion layer 83, the wiring forming layer 84, and the upper barrier metal layer 85 are formed in the same manner as the formation of the wiring 76, these films are patterned by lithography and etching. Then, a second wiring 86 connected to the tungsten plug 81 and a second compensation pattern 92 formed continuously with the second wiring 86 are formed. The film formation conditions and the etching conditions for the above films were the same as those for forming the first wiring 76.

【0107】なお、上記第1、第2、第3の絶縁膜7
1、77、78は、ポリアリールエーテル膜と酸化シリ
コン膜との積層膜で形成したが、他の絶縁材料で形成す
るこもできる。
The first, second and third insulating films 7
Each of 1, 77 and 78 is formed of a laminated film of a polyarylether film and a silicon oxide film, but may be formed of another insulating material.

【0108】上記製造方法では、第1の配線76と第2
の配線86とを接続するために、エレクトロマイグレー
ションを起こさないとされているタングステンプラグ8
1を形成することから、タングステンプラグ81に電流
が流れてもそのタングステンプラグ81の部分にボイド
の発生は起こらない。また、第1の配線76に接続する
第1の補償用パターン91を形成し、第2の配線86に
接続する第2の補償用パターン92を形成することか
ら、たとえエレクトロマイグレーションにより、タング
ステンプラグ81が接続される部分にボイドが発生しよ
うとしても、第1の配線76には第1の補償用パターン
91から銅原子が供給され、第2の配線86には第2の
補償用パターン92から銅原子が供給される。そのた
め、第1の配線76および第2の配線86にはボイドが
発生することはなく、タングステンプラグ81と第1の
配線76、第2の配線86との接続は確実になされる。
In the above manufacturing method, the first wiring 76 and the second
Tungsten plug 8 which is assumed not to cause electromigration in order to connect with wiring 86 of FIG.
Since no. 1 is formed, no void is generated in the tungsten plug 81 even if a current flows through the tungsten plug 81. Also, since the first compensation pattern 91 connected to the first wiring 76 is formed and the second compensation pattern 92 connected to the second wiring 86 is formed, the tungsten plug 81 is formed by electromigration. When a void is to be generated in a portion to which is connected, copper atoms are supplied to the first wiring 76 from the first compensation pattern 91 and copper atoms are supplied to the second wiring 86 from the second compensation pattern 92. Atoms are supplied. Therefore, no void is generated in the first wiring 76 and the second wiring 86, and the connection between the tungsten plug 81 and the first wiring 76 and the second wiring 86 is reliably performed.

【0109】[0109]

【発明の効果】以上、説明したように本発明の第1の半
導体装置によれば、銅もしくは銅合金からなりプラグに
直接に接続するものでプラグと第1の配線との接続部近
傍に補償用パターンが形成されているので、電流が第2
の配線からプラグを通って第1の配線に流れる場合にエ
レクトロマイグレーションが起こっても、補償用パター
ンよりプラグへ銅原子が供給される。そのため、従来の
配線構造では発生していたプラグ中のボイドは発生せ
ず、第1の配線とプラグとの良好な接続が保たれる。よ
って、エレクトロマイグレーションによる配線の断線の
発生がなくなるので、半導体装置の配線信頼性を高める
ことができる。
As described above, according to the first semiconductor device of the present invention, which is made of copper or a copper alloy and is directly connected to the plug, compensation is made in the vicinity of the connection between the plug and the first wiring. Current pattern is formed,
Even if electromigration occurs when the current flows from the wiring to the first wiring through the plug, copper atoms are supplied to the plug from the compensation pattern. Therefore, voids in the plug, which have occurred in the conventional wiring structure, do not occur, and good connection between the first wiring and the plug is maintained. Therefore, disconnection of the wiring due to electromigration does not occur, so that the wiring reliability of the semiconductor device can be improved.

【0110】本発明の第2の半導体装置によれば、プラ
グはタングステンからなり、銅もしくは銅合金からなり
少なくとも電流がプラグ方向に流れ出る側の配線に連続
もしくは直接に接続するものでプラグとの接続部近傍に
形成した補償用パターンを備えているので、電流が配線
からプラグ方向に流れる場合にエレクトロマイグレーシ
ョンが起こっても、補償用パターンより配線へ銅原子が
供給される。そのため、従来の配線構造では発生してい
た配線中のボイドは発生せず、配線とプラグとの良好な
接続が保たれる。よって、エレクトロマイグレーション
による配線の断線の発生がなくなるので、半導体装置の
配線信頼性を高めることができる。
According to the second semiconductor device of the present invention, the plug is made of tungsten, made of copper or a copper alloy, and is continuously or directly connected to at least the wiring on the side where current flows out in the plug direction. Since the compensation pattern formed near the portion is provided, even if electromigration occurs when a current flows from the wiring in the plug direction, copper atoms are supplied to the wiring from the compensation pattern. Therefore, no void is generated in the wiring, which occurs in the conventional wiring structure, and good connection between the wiring and the plug is maintained. Therefore, disconnection of the wiring due to electromigration does not occur, so that the wiring reliability of the semiconductor device can be improved.

【0111】本発明の第2の半導体装置の製造方法によ
れば、第1の配線と第2の配線とを接続するプラグの第
1の配線との接続部近傍に補償用パターンを形成する工
程と、補償用パターンに対してプラグを直接に接続する
ように形成する工程を備えているので、電流が第1の配
線からプラグを通って第2の配線に流れる場合にエレク
トロマイグレーションが起こっても、補償用パターンよ
りプラグへ銅原子が供給されるような構成に形成するこ
とができる。よって、この製造方法により形成されたも
のは、エレクトロマイグレーションによる配線の断線の
発生がなくなるので、配線信頼性の高いものとなる。
According to the second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step of forming a compensating pattern near the connection between the first wiring and the first wiring of the plug connecting the first wiring and the second wiring. And a step of forming the plug so as to be directly connected to the compensation pattern. Therefore, even if electromigration occurs when a current flows from the first wiring through the plug to the second wiring. And a structure in which copper atoms are supplied from the compensation pattern to the plug. Therefore, in the device formed by this manufacturing method, the occurrence of disconnection of the wiring due to electromigration is eliminated, and the wiring reliability is high.

【0112】本発明の第2の半導体装置の製造方法によ
れば、配線間を接続するプラグを、エレクトロマイグレ
ーションを起こさないとされているタングステンで形成
するので、プラグに電流がながれてもそのプラグ部分に
ボイドの発生は起こらない。また、プラグとの接続部近
傍に銅もしくは銅合金からなる補償用パターンを配線と
同時に配線と一体に形成するので、たとえエレクトロマ
イグレーションにより、プラグが接続される部分にボイ
ドが発生しようとしても、配線には補償用パターンから
銅原子が供給されるような構成の形成することができ
る。よって、この製造方法により形成されたものは、エ
レクトロマイグレーションによる配線の断線の発生がな
くなるので、配線信頼性の高いものとなる。
According to the second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the plug for connecting the interconnections is formed of tungsten which is assumed to cause no electromigration. No voids occur in the part. In addition, since a compensating pattern made of copper or a copper alloy is formed integrally with the wiring at the same time as the wiring near the connection portion with the plug, even if the electromigration tends to generate a void at the portion where the plug is connected, the wiring Can be formed so that copper atoms are supplied from the compensation pattern. Therefore, in the device formed by this manufacturing method, the occurrence of disconnection of the wiring due to electromigration is eliminated, and the wiring reliability is high.

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

【図1】本発明の第1の半導体装置に係わる実施の形態
を説明する概略構成断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating an embodiment according to a first semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の第1の半導体装置の製造方法に係わる
実施の形態を説明する製造工程図である。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram for explaining an embodiment according to a first method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の第1の半導体装置の製造方法に係わる
実施の形態を説明する製造工程図である。
FIG. 3 is a manufacturing process diagram for explaining an embodiment according to a first method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図4】本発明の第2の半導体装置に係わる実施の形態
を説明する概略構成断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an embodiment according to a second semiconductor device of the present invention.

【図5】第1の補償用パターンの作用の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of an operation of a first compensation pattern.

【図6】第2の補償用パターンの作用の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of an operation of a second compensation pattern.

【図7】本発明の第2の半導体装置の製造方法に係わる
実施の形態を説明する製造工程図である。
FIG. 7 is a manufacturing process diagram for explaining an embodiment according to a second method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図8】本発明の第2の半導体装置の製造方法に係わる
第2の実施の形態を説明する製造工程図である。
FIG. 8 is a manufacturing process diagram illustrating a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図9】従来の配線構造を説明する概略構成断面図であ
る。
FIG. 9 is a schematic sectional view illustrating a conventional wiring structure.

【図10】課題を説明する概略構成断面図である。FIG. 10 is a schematic configuration sectional view for explaining a problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14…第1の配線、15…第2の絶縁膜、18…補償用
パターン、19…第3の絶縁膜、20…接続孔、23…
第2の配線、24…プラグ
14 first wiring, 15 second insulating film, 18 compensation pattern, 19 third insulating film, 20 connection hole, 23
Second wiring, 24 ... plug

フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 HH11 HH12 HH19 HH21 HH32 HH33 JJ11 JJ12 JJ18 JJ19 JJ21 JJ32 JJ33 KK11 KK12 KK19 KK21 KK32 KK33 MM08 MM12 MM13 NN05 NN06 NN07 PP04 PP06 PP15 PP21 PP27 QQ09 QQ12 QQ14 QQ25 QQ28 QQ37 QQ48 QQ73 QQ92 QQ94 QQ98 RR04 RR21 SS01 SS02 SS15 SS22 TT04 XX01 XX05Continued on the front page F-term (reference) QQ98 RR04 RR21 SS01 SS02 SS15 SS22 TT04 XX01 XX05

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の配線と、 銅もしくは銅合金からなる第2の銅配線と、 前記第1の配線と前記第2の配線との間に形成した絶縁
膜と、 前記第1の配線と前記第2の配線とに達するもので前記
絶縁膜中に形成した接続孔と、 銅もしくは銅合金からなり前記第1の配線と前記第2の
配線とを接続するもので前記接続孔の内部に形成したプ
ラグとを備えた半導体装置において、 銅もしくは銅合金からなり前記プラグに直接に接続する
もので前記プラグと前記第1の配線との接続部近傍に形
成した補償用パターンを備えたことを特徴とする半導体
装置。
A first wiring; a second copper wiring made of copper or a copper alloy; an insulating film formed between the first wiring and the second wiring; A connection hole formed in the insulating film and reaching the second wiring; and a connection hole formed of copper or a copper alloy and connecting the first wiring and the second wiring to each other. And a compensating pattern formed of copper or a copper alloy and directly connected to the plug, and formed near a connecting portion between the plug and the first wiring. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 前記第2の配線と前記プラグとは一体に
形成されたものからなり、 前記プラグはバリアメタル層を介して前記第1の配線に
接続されていることを特徴とする請求項1記載の半導体
装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second wiring and the plug are formed integrally, and the plug is connected to the first wiring via a barrier metal layer. 2. The semiconductor device according to 1.
【請求項3】 第1の絶縁膜に溝配線構造の第1の配線
を形成した後、前記第1の絶縁膜上に前記第1の配線を
被覆する第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜にプラグの断面積よりも広い底面積を
有する凹部を形成する工程と、 前記凹部の内部にバリアメタル層を介して銅もしくは銅
合金を埋め込み、補償用パターンを形成する工程と、 前記第2の絶縁膜上に前記補償用パターンを被覆する第
3の絶縁膜を形成する工程と、 前記第3の絶縁膜に第2の配線を形成するための溝と該
溝の底部より前記補償用パターンに通じる接続孔とを形
成する工程と、 前記接続孔の側壁および前記溝の内面にバリアメタル層
を形成した後、前記接続孔および前記溝を銅もしくは銅
合金で埋め込み、前記溝の内部に第2の配線を形成する
ととに前記接続孔の内部にプラグを形成する工程とを備
えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first wiring of a trench wiring structure on the first insulating film, and then forming a second insulating film covering the first wiring on the first insulating film; Forming a concave portion having a bottom area larger than the cross-sectional area of the plug in the second insulating film; burying copper or a copper alloy via a barrier metal layer in the concave portion to form a compensation pattern; Forming a third insulating film covering the compensation pattern on the second insulating film; forming a second wiring in the third insulating film; and forming a third wiring on the third insulating film. Forming a connection hole communicating with the compensation pattern from the bottom, and forming a barrier metal layer on the side wall of the connection hole and the inner surface of the groove, and then burying the connection hole and the groove with copper or a copper alloy; Before forming the second wiring inside the groove, The method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising the step of forming the plug into the connection hole.
【請求項4】 銅もしくは銅合金からなる第1の配線
と、 銅もしくは銅合金からなる第2の銅配線と、 前記第1の配線と前記第2の配線との間に形成した絶縁
膜と、 前記第2の配線から前記第1の配線に達するもので前記
絶縁膜中に形成した接続孔と、 前記第1の配線と前記第2の配線とを接続するもので前
記接続孔の内部に形成したプラグとを備えた半導体装置
において、 銅もしくは銅合金からなり少なくとも電流が前記プラグ
方向に流れ出る側の前記配線に連続もしくは直接に接続
するもので前記プラグとの接続部近傍に形成した補償用
パターンを備えたことを特徴とする半導体装置。
A first wiring made of copper or a copper alloy; a second copper wiring made of copper or a copper alloy; an insulating film formed between the first wiring and the second wiring. A connection hole that reaches the first wiring from the second wiring and is formed in the insulating film; and a connection hole that connects the first wiring and the second wiring and that is inside the connection hole. A semiconductor device comprising copper or a copper alloy, wherein at least a current is continuously or directly connected to the wiring on the side on which current flows out in the plug direction, and the compensation device is formed near a connection portion with the plug. A semiconductor device comprising a pattern.
【請求項5】 前記プラグはタングステンからなること
を特徴とする請求項4記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein said plug is made of tungsten.
【請求項6】 プラグと接続するもので銅もしくは銅合
金からなる配線を形成する工程を備えた半導体装置の製
造方法において、 前記プラグとの接続部近傍に銅もしくは銅合金からなる
補償用パターンを前記配線と同時に前記配線と一体に形
成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a wiring made of copper or a copper alloy to be connected to a plug, comprising: A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the method is formed integrally with the wiring at the same time as the wiring.
【請求項7】 前記プラグをタングステンで形成するこ
とを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 6, wherein the plug is formed of tungsten.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002056364A3 (en) * 2001-01-11 2003-01-23 Advanced Micro Devices Inc Conductor reservoir volume for integrated circuit interconnects
US7122477B2 (en) 2001-09-12 2006-10-17 Tokyo Electron Limited Method of plasma treatment
JP2006294861A (en) * 2005-04-11 2006-10-26 Tokyo Electron Ltd Film formation method, pretreatment method and film formation system
US7247553B2 (en) 2002-05-09 2007-07-24 Renesas Technology Corp. Method of manufacturing a semiconductor device
US7279790B2 (en) 2001-08-29 2007-10-09 Fujitsu Limited Semiconductor device and a manufacturing method thereof
CN100352052C (en) * 2004-11-30 2007-11-28 联华电子股份有限公司 Interconnect structure with diagonal layout
JP2010283360A (en) * 2001-11-14 2010-12-16 Applied Materials Inc Method for forming wiring and plasma sputter reactor
JP2011249483A (en) * 2010-05-25 2011-12-08 Fujitsu Ltd Wiring circuit substrate and manufacturing method thereof
US8668816B2 (en) 1999-10-08 2014-03-11 Applied Materials Inc. Self-ionized and inductively-coupled plasma for sputtering and resputtering
US9062372B2 (en) 2002-08-01 2015-06-23 Applied Materials, Inc. Self-ionized and capacitively-coupled plasma for sputtering and resputtering
US10047430B2 (en) 1999-10-08 2018-08-14 Applied Materials, Inc. Self-ionized and inductively-coupled plasma for sputtering and resputtering

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10047430B2 (en) 1999-10-08 2018-08-14 Applied Materials, Inc. Self-ionized and inductively-coupled plasma for sputtering and resputtering
US8696875B2 (en) 1999-10-08 2014-04-15 Applied Materials, Inc. Self-ionized and inductively-coupled plasma for sputtering and resputtering
US8668816B2 (en) 1999-10-08 2014-03-11 Applied Materials Inc. Self-ionized and inductively-coupled plasma for sputtering and resputtering
WO2002056364A3 (en) * 2001-01-11 2003-01-23 Advanced Micro Devices Inc Conductor reservoir volume for integrated circuit interconnects
US7279790B2 (en) 2001-08-29 2007-10-09 Fujitsu Limited Semiconductor device and a manufacturing method thereof
US7122477B2 (en) 2001-09-12 2006-10-17 Tokyo Electron Limited Method of plasma treatment
JP2010283360A (en) * 2001-11-14 2010-12-16 Applied Materials Inc Method for forming wiring and plasma sputter reactor
JP2015201662A (en) * 2001-11-14 2015-11-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Self-ionized and inductively-coupled plasma for sputtering and resputtering
US7247553B2 (en) 2002-05-09 2007-07-24 Renesas Technology Corp. Method of manufacturing a semiconductor device
US9062372B2 (en) 2002-08-01 2015-06-23 Applied Materials, Inc. Self-ionized and capacitively-coupled plasma for sputtering and resputtering
CN100352052C (en) * 2004-11-30 2007-11-28 联华电子股份有限公司 Interconnect structure with diagonal layout
JP2006294861A (en) * 2005-04-11 2006-10-26 Tokyo Electron Ltd Film formation method, pretreatment method and film formation system
JP2011249483A (en) * 2010-05-25 2011-12-08 Fujitsu Ltd Wiring circuit substrate and manufacturing method thereof

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