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JP3849110B2 - Metal wiring formation method - Google Patents

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JP3849110B2
JP3849110B2 JP18180698A JP18180698A JP3849110B2 JP 3849110 B2 JP3849110 B2 JP 3849110B2 JP 18180698 A JP18180698 A JP 18180698A JP 18180698 A JP18180698 A JP 18180698A JP 3849110 B2 JP3849110 B2 JP 3849110B2
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film
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insulating film
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康夫 松宮
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Fujitsu Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、選択性が良いエッチング・ガスがない為にドライ・エッチングが困難である物質を材料とし、且つ、高い配向性をもった金属配線を形成するのに好適な方法に関する。
【0002】
一般に、半導体装置は依然として更なる微細化を指向しているので、それに用いる金属配線としては、微細化された状態でも実用になり得る導電性を維持できるように種々な開発が行なわれているところであるが、微細化されても高い導電性をもつ金属材料は、ドライ・エッチングなどで加工することが困難であるものが多いので、本発明は、この問題を解消する一手段を開示する。
【0003】
【従来の技術】
現在、半導体装置に於ける金属配線を形成する為に多用されている方法は、大別して二つの方法が知られている。
【0004】
その一つは、金属膜を形成した後、リソグラフィ技術及びドライ・エッチング技術を適用し、金属膜を配線パターンにしてから層間絶縁膜で埋め、必要に応じて層間絶縁膜に開口を形成して配線を引き出す方法(前者)である。
【0005】
他の一つは、層間絶縁膜に配線パターンの開口を形成した後、その開口に配線金属材料を埋め込んで配線を形成する方法(後者)である。
【0006】
前者では、適切なエッチング・ガスが存在しないことからドライ・エッチングし難い物質、例えばCuなどを用いて配線を形成することは困難であり、また、後者では、開口に配線金属材料を埋め込んだ場合、開口の底面及び側面の両方から結晶配向についての影響を受けることになり、配線の長寿命化について重要な意味をもつ金属配線の配向性の制御が困難である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、例えばCuのようにドライ・エッチングが困難な物質を材料とし、しかも、高い配向性をもった長寿命の金属配線を簡単に形成できる手段を提供しようとする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明では、金属配線の主要部分を構成する要素である物質Aの配向性を制御する為の物質Bを物質Cからなる絶縁膜に形成した配線用開口の底に形成し、その上に物質Aを積層形成することが基本になっている。
【0009】
図1は本発明に於ける原理を解説する為の金属配線構造を表す要部切断側面図であり、図に於いて、1は物質Cからなる絶縁膜、2は物質Bからなる被膜、3は物質Aからなる金属配線をそれぞれ示している。
【0010】
物質Aからなる金属配線3を絶縁膜1に形成した開口中に埋め込み形成した場合、その底面は物質Bからなる被膜2に接し、側面は物質Cからなる絶縁膜1に接することになる。
【0011】
ここで、物質Bは物質Aの配向性に対し、物質Cよりも強い影響を与えるものを選択してある為、物質Aからなる金属配線の配向性を物質Bに依る配向性に揃えることができる。
【0013】
前記したところから、本発明に依る金属配線形成方法に於いては、
(1)
配線の主体をなす金属物質(例えばCu)に対してバリヤ性をもたない下地(例えばSiO2 からなる層間絶縁膜21)上にバリヤ性をもつ絶縁膜(例えばSiNからなるバリヤ膜22)を形成する工程と、次いで、前記絶縁膜上に前記配線の主体をなす金属物質の配向性に影響を与えることが可能な金属物質からなる第1の金属配線(例えば配線パターン化されたCu膜23)を配向性を制御して形成する工程と、次いで、前記第1の金属配線を周囲に若干の余裕をもって表出する開口(例えば開口25A)をもち且つ前記配線の主体をなす金属物質に対してバリヤ性をもたない層間絶縁膜(例えばSiO2 からなる層間絶縁膜25)を形成する工程と、次いで、前記開口内に表出された前記層間絶縁膜側壁を覆い前記配線の主体をなす金属物質に対してバリヤ性をもつ被膜(例えばSiNからなるサイド・ウォール26S)を形成する工程と、次いで、前記被膜が形成された前記開口内を前記配線の主体をなす金属物質で埋めて、前記第1の金属配線が制御された前記配向性と同じ配向性に第2の金属配線(例えば配線27)を形成する工程とを含んでなることを特徴とする、又は、
【0014】
(2)
前記(1)に於いて、第1の金属配線と第2の金属配線とが同じ金属物質(例えばCu)であることを特徴とするか、又は、
【0015】
(3)
前記(1)に於いて、バリヤ性をもたない下地及び層間絶縁膜がSiO2 であり且つバリヤ性をもつ絶縁膜及び被膜がSiNであることを特徴とする。
【0016】
前記手段を採ることに依り、埋め込み配線を形成するに際し、高い配向性をもった金属配線を容易に形成することが可能となり、特に、ドライ・エッチングができないことから、従来の技術では配線にすることが困難とされていた金属を用い、且つ、高い配向性をもった微細な配線構造を実現することができるので、半導体集積回路装置の動作速度及び信頼性の向上に寄与することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図2乃至図4は本発明に於ける実施の形態1を説明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。尚、ここでは、導電性に優れているものの、ドライ・エッチングが不可能なCuを材料として微細な配線を形成する場合を例示する。
【0018】
図2(A)参照
2−(1)
化学気相成長(chemical vapor deposition:CVD)法を適用することに依り、基板(図示せず)上にCuに対してバリヤ性をもつ厚さが例えば600〔nm〕であるCFからなる層間絶縁膜11を形成する。
【0019】
図2(B)参照
2−(2)
スパッタリング法を適用することに依り、層間絶縁膜11上に厚さが例えば10〔nm〕のCu膜12を形成する。
【0020】
図2(C)参照
2−(3)
スピン・コート法を適用することに依り、Cu膜12上にエッチング・マスクとする為のレジスト膜13を形成する。
【0021】
図3(A)参照
3−(1)
リソグラフィ技術を適用することに依り、レジスト膜13を配線パターンにパターニングする。
【0022】
図3(B)参照
3−(2)
エッチャントを硫酸水溶液とするウエット・エッチング法を適用することに依って、レジスト膜13をマスクにCu膜12を配線パターンにエッチングする。尚、配線パターンのCu膜12は配向性を制御する為の被膜として作用することになる。
【0023】
図3(C)参照
3−(3)
レジスト剥離液中に浸漬し、Cu膜12上のレジスト膜13を除去する。
【0024】
図4(A)参照
4−(1)
CVD法を適用することに依り、全面に厚さが例えば600〔nm〕であるCFからなる層間絶縁膜14を形成する。
【0025】
図4(B)参照
4−(2)
リソグラフィ技術を適用することに依り、層間絶縁膜14のエッチングを行なって配線パターンをもつ開口14Aを形成し、その底にCu膜12を表出させる。
【0026】
4−(3)
レジスト剥離液中に浸漬し、層間絶縁膜14上のレジスト膜を除去する。
【0027】
図4(C)参照
選択CVD(chemical vapor deposition)法を適用することに依り、開口14A内にCuを埋め込んで配線15とする。
【0028】
前記説明した実施の形態1に於いては、配線15の配向性を制御する為の被膜として、Cu膜12を利用したのであるが、前記したように、Cuはドライ・エッチングが困難な物質である為、ここでは、ウエット・エッチング法を適用することで、その問題を解消している。
【0029】
ところで、ウエット・エッチングは等方性エッチングであることから、本来は微細加工に向かないのであるが、実施の形態1に於いてウエット・エッチングされるCu膜12は10〔nm〕と極めて薄いものであるから、パターン精度上の問題は生じない。
【0030】
Cu膜をスパッタリング法で成膜する場合、その成膜条件を制御することに依って種々な配向性のCu膜を実現できるのであるが、スパッタリング法に限られず、配向性制御が可能であれば、例えばイオン・プレーティングなど他の成膜方法を利用しても良い。
【0031】
選択CVD法でCu膜を形成する場合、Cu膜の配向性は下地の膜に強く影響を受け、特に、ホモ・エピタキシの場合では、下地と同一の配向性をもつ膜を形成することができる為、CVD法で開口14Aに埋め込まれたCuからなる配線15は高い配向性をもつことになる。
【0032】
図5乃至図8は本発明に於ける実施の形態2を説明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。尚、ここでは、絶縁膜として普遍的ではあるが、Cuに対してバリヤ性がないSiO2 を層間絶縁膜に用いなければならない場合を例示する。
【0033】
図5(A)参照
5−(1)
CVD法を適用することに依り、基板(図示せず)上に厚さが例えば600〔nm〕であるSiO2 からなる層間絶縁膜21を形成する。SiO2 は、前記したように、Cuに対してバリヤ性をもたない。
【0034】
図5(B)参照
5−(2)
CVD法を適用することに依り、層間絶縁膜21上に厚さが例えば10〔nm〕であるSiNからなるバリヤ膜22を形成する。
【0035】
図5(C)参照
5−(3)
スパッタリング法を適用することに依り、SiNからなるバリヤ膜22上に厚さが例えば10〔nm〕であるCu膜23を形成する。
【0036】
図6(A)参照
6−(1)
スピン・コート法を適用することに依り、Cu膜23上にエッチング・マスクとする為のレジスト膜24を形成する。
【0037】
図6(B)参照
6−(2)
リソグラフィ技術を適用することに依り、レジスト膜24を配線パターンにパターニングする。
【0038】
図6(C)参照
6−(3)
エッチャントを硫酸水溶液とするウエット・エッチング法を適用することに依って、レジスト膜24をマスクにCu膜23を配線パターンにエッチングする。尚、配線パターンのCu膜23は配向性を制御する為の被膜である。
【0039】
図7(A)参照
7−(1)
レジスト剥離液中に浸漬し、Cu膜23上のレジスト膜24を除去する。
【0040】
図7(B)参照
7−(2)
CVD法を適用することに依り、全面に厚さが例えば600〔nm〕であるSiO2 からなる層間絶縁膜25を形成する。
【0041】
図7(C)参照
7−(3)
リソグラフィ技術を適用することに依り、層間絶縁膜25のエッチングを行なってCu膜23のパターンに比較して若干大きめの配線パターンをもつ開口25Aを形成し、その底にCu膜23を表出させる。
【0042】
7−(4)
レジスト剥離液中に浸漬し、層間絶縁膜25上のレジスト膜を除去する。
【0043】
図8(A)参照
8−(1)
ブランケットCVD法を適用することに依り、開口25A内も含めた全面に厚さが例えば10〔nm〕のSiN膜26を形成する。
【0044】
図8(B)参照
8−(2)
ドライ・エッチング法を適用することに依り、SiN膜26の異方性エッチングを行なって、開口25A内の側壁にサイド・ウォール26Sを形成する。
【0045】
図8(C)参照
8−(3)
選択CVD法を適用することに依り、開口25A内にCuを埋め込んで配線27とする。
【0046】
前記説明した実施の形態2では、層間絶縁膜として最も普遍的に利用されているSiO2 を用いることができ、また、SiO2 に比較して誘電率が大きいSiNは10〔nm〕の薄膜であるから、配線間の容量増加は問題にならない。
【0047】
通常、Cuの拡散バリヤとしては、TiNなど導体が多用されているのであるが、実施の形態2では、絶縁物質であるSiNを用いているので、横断面で見た場合、配線用として予定されている面積全体をCuで埋めることができるので、配線の単位断面積あたりの電気抵抗は小さくなる。
【0048】
本発明に於いては、前記各実施の形態に限られず、他に多くの改変を実現することができる。尚、ここでは、本発明の原理を解説するのに用いた図1も併せ見ると理解が容易である。
【0049】
例えば、前記各実施の形態では、開口に物質A、例えばCuを埋め込んで金属配線を形成する際、選択CVD法を適用したが、これをスパッタリング法や鍍金法に代替することは任意である。
【0050】
また、物質AとしてCuの他にCu合金、Al或いはAl合金を用いることができる。
【0051】
更にまた、物質Aからなる金属配線の配向性に影響を与える物質BとしてCuの他にTiN、Ta、TaN、WN、Ti、Alなどを用いることができる。
【0052】
更にまた、物質Aからなる金属配線の配向性に影響を与える物質BとしてTiNを用い、絶縁膜を構成する物質CとしてSiO2 系の化合物を用いることができる。
【0053】
更にまた、実施の形態2に於ける被膜(サイド・ウォール)にTiN、Ta、TaN、WN、Ti、Alなどの導体を用いることもできる。
【0054】
【発明の効果】
本発明に依る金属配線形成方法に於いては、配線の主体をなす金属物質に対してバリヤ性をもたない下地上にバリヤ性をもつ絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に前記配線の主体をなす金属物質の配向性に影響を与えることが可能な金属物質からなる第1の金属配線を配向性を制御して形成し、前記第1の金属配線を周囲に若干の余裕をもって表出する開口をもち且つ前記配線の主体をなす金属物質に対してバリヤ性をもたない層間絶縁膜を形成し、前記開口内に表出された前記層間絶縁膜側壁を覆い前記配線の主体をなす金属物質に対してバリヤ性をもつ被膜を形成し、前記被膜が形成された前記開口内を前記配線の主体をなす金属物質で埋めて、前記第1の金属配線が制御された前記配向性と同じ配向性に第2の金属配線を形成することが基本になっている。
【0055】
前記構成を採ることに依り、埋め込み配線を形成するに際し、高い配向性をもった金属配線を容易に形成することが可能となり、特に、ドライ・エッチングができないことから、従来の技術では配線にすることが困難とされていた金属を用い、且つ、高い配向性をもった微細な配線構造を実現することができるので、半導体集積回路装置の動作速度及び信頼性の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に於ける原理を解説する為の金属配線構造を表す要部切断側面図である。
【図2】本発明に於ける実施の形態1を説明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図である。
【図3】本発明に於ける実施の形態1を説明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図である。
【図4】本発明に於ける実施の形態1を説明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図である。
【図5】本発明に於ける実施の形態2を説明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図である。
【図6】本発明に於ける実施の形態2を説明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図である。
【図7】本発明に於ける実施の形態2を説明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図である。
【図8】本発明に於ける実施の形態2を説明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図である。
【符号の説明】
11 層間絶縁膜
12 Cu膜
13 レジスト膜
14 層間絶縁膜
14A 開口
15 配線
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method suitable for forming a metal wiring having a high orientation with a material that is difficult to dry etch because there is no etching gas having good selectivity.
[0002]
In general, since semiconductor devices are still aimed at further miniaturization, various developments have been made so that the metal wiring used therefor can maintain conductivity that can be put into practical use even in a miniaturized state. However, since many metal materials having high conductivity even when miniaturized are difficult to process by dry etching or the like, the present invention discloses one means for solving this problem.
[0003]
[Prior art]
At present, there are two broadly known methods widely used for forming metal wirings in semiconductor devices.
[0004]
For example, after forming a metal film, a lithography technique and a dry etching technique are applied, the metal film is made into a wiring pattern and then filled with an interlayer insulating film, and an opening is formed in the interlayer insulating film as necessary. This is a method of pulling out the wiring (the former).
[0005]
The other is a method of forming wirings by forming wiring pattern openings in an interlayer insulating film and then embedding a wiring metal material in the openings (the latter).
[0006]
In the former, it is difficult to form wiring using a substance that is difficult to dry and etch, such as Cu, because there is no appropriate etching gas, and in the latter, wiring metal material is embedded in the opening. The crystal orientation is affected from both the bottom and side surfaces of the opening, and it is difficult to control the orientation of the metal wiring, which is important for extending the life of the wiring.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is intended to provide means for easily forming a long-life metal wiring having a high orientation and made of a material that is difficult to dry-etch, such as Cu.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a substance B for controlling the orientation of the substance A which is an element constituting the main part of the metal wiring is formed at the bottom of the wiring opening formed in the insulating film made of the substance C, and the substance is formed thereon. Basically, A is laminated.
[0009]
FIG. 1 is a cutaway side view of a main part showing a metal wiring structure for explaining the principle in the present invention. In the figure, 1 is an insulating film made of substance C, 2 is a film made of substance B, 3 Respectively indicate metal wirings made of the substance A.
[0010]
When the metal wiring 3 made of the substance A is embedded in the opening formed in the insulating film 1, the bottom surface thereof is in contact with the coating 2 made of the substance B, and the side surface is in contact with the insulating film 1 made of the substance C.
[0011]
Here, since the substance B is selected to have a stronger influence on the orientation of the substance A than the substance C, it is possible to align the orientation of the metal wiring made of the substance A with the orientation based on the substance B. it can.
[0013]
From the above, in the metal wiring forming method according to the present invention,
(1)
An insulating film (for example, a barrier film 22 made of SiN) having a barrier property is formed on a base (for example, an interlayer insulating film 21 made of SiO 2 ) that does not have a barrier property with respect to a metal substance (for example, Cu) that forms the main body of wiring And forming a first metal wiring (for example, a Cu film 23 having a wiring pattern) made of a metal material capable of affecting the orientation of the metal material forming the main body of the wiring on the insulating film. ) By controlling the orientation, and then, with respect to the metal material having an opening (for example, opening 25A) that exposes the first metal wiring with a slight margin around the first metal wiring. Forming an interlayer insulating film having no barrier property (for example, an interlayer insulating film 25 made of SiO 2 ), and then covering the side wall of the interlayer insulating film exposed in the opening and forming the main part of the wiring metal A step of forming a film having a barrier property against the substance (for example, a side wall 26S made of SiN), and then filling the opening in which the film is formed with a metal substance that forms the main body of the wiring , or characterized in that it comprises a step of forming a second metal interconnection (e.g. line 27) in the same orientation as the orientation of the first metal wiring is controlled, or,
[0014]
(2)
In the above (1) , the first metal wiring and the second metal wiring are the same metal material (for example, Cu), or
[0015]
(3)
In (1) , the base and interlayer insulating film having no barrier property are SiO 2 , and the insulating film and coating having a barrier property are SiN.
[0016]
By adopting the above-mentioned means, it becomes possible to easily form a metal wiring having high orientation when forming a buried wiring, and in particular, since dry etching cannot be performed, the conventional technique uses a wiring. Therefore, it is possible to realize a fine wiring structure having a high orientation using a metal that has been considered difficult, which can contribute to an improvement in operation speed and reliability of the semiconductor integrated circuit device.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
2 to 4 are side sectional views showing a principal part of the semiconductor device at the main points of the process for explaining the first embodiment of the present invention. The following description will be given with reference to these figures. . Here, a case where fine wiring is formed using Cu, which is excellent in conductivity but cannot be dry etched, is exemplified.
[0018]
Refer to FIG. 2 (A) 2- (1)
By applying a chemical vapor deposition (CVD) method, an interlayer insulation made of CF having a thickness of, for example, 600 [nm] having a barrier property against Cu on a substrate (not shown). A film 11 is formed.
[0019]
Refer to FIG. 2 (B) 2- (2)
By applying the sputtering method, a Cu film 12 having a thickness of, for example, 10 nm is formed on the interlayer insulating film 11.
[0020]
Refer to FIG. 2 (C) 2- (3)
By applying the spin coating method, a resist film 13 for forming an etching mask is formed on the Cu film 12.
[0021]
Refer to FIG. 3 (A) 3- (1)
By applying a lithography technique, the resist film 13 is patterned into a wiring pattern.
[0022]
Refer to FIG. 3B. 3- (2)
By applying a wet etching method in which an etchant is an aqueous sulfuric acid solution, the Cu film 12 is etched into a wiring pattern using the resist film 13 as a mask. The Cu film 12 of the wiring pattern acts as a film for controlling the orientation.
[0023]
Refer to FIG. 3C. 3- (3)
The resist film 13 on the Cu film 12 is removed by dipping in a resist stripping solution.
[0024]
Refer to FIG. 4 (A) 4- (1)
By applying the CVD method, an interlayer insulating film 14 made of CF having a thickness of, for example, 600 [nm] is formed on the entire surface.
[0025]
Refer to FIG. 4 (B) 4- (2)
By applying the lithography technique, the interlayer insulating film 14 is etched to form an opening 14A having a wiring pattern, and the Cu film 12 is exposed at the bottom.
[0026]
4- (3)
The resist film on the interlayer insulating film 14 is removed by dipping in a resist stripping solution.
[0027]
By applying a reference selective CVD (Chemical Vapor Deposition) method in FIG. 4C, Cu is embedded in the opening 14A to form the wiring 15.
[0028]
In the first embodiment described above, the Cu film 12 is used as a film for controlling the orientation of the wiring 15. However, as described above, Cu is a substance that is difficult to dry-etch. Therefore, here, the problem is solved by applying the wet etching method.
[0029]
By the way, since wet etching is isotropic etching, it is originally not suitable for microfabrication, but the Cu film 12 wet-etched in the first embodiment is as thin as 10 [nm]. Therefore, there is no problem in pattern accuracy.
[0030]
When forming a Cu film by a sputtering method, it is possible to realize a Cu film having various orientations by controlling the film forming conditions. However, the present invention is not limited to the sputtering method, and the orientation can be controlled. Other film forming methods such as ion plating may be used.
[0031]
When a Cu film is formed by the selective CVD method, the orientation of the Cu film is strongly influenced by the underlying film. In particular, in the case of homo-epitaxy, a film having the same orientation as the underlying film can be formed. Therefore, the wiring 15 made of Cu embedded in the opening 14A by the CVD method has high orientation.
[0032]
FIG. 5 to FIG. 8 are side sectional views showing the main part of the semiconductor device in the process steps for explaining the second embodiment of the present invention. The following description will be given with reference to these drawings. . Here, a case where SiO 2 which is universal as an insulating film but has no barrier property to Cu must be used for the interlayer insulating film is illustrated.
[0033]
Refer to FIG. 5A. 5- (1)
By applying the CVD method, an interlayer insulating film 21 made of SiO 2 having a thickness of, for example, 600 nm is formed on a substrate (not shown). As described above, SiO 2 has no barrier property with respect to Cu.
[0034]
Refer to FIG. 5B. 5- (2)
By applying the CVD method, a barrier film 22 made of SiN having a thickness of, for example, 10 nm is formed on the interlayer insulating film 21.
[0035]
Refer to FIG. 5C. 5- (3)
By applying the sputtering method, a Cu film 23 having a thickness of, for example, 10 nm is formed on the barrier film 22 made of SiN.
[0036]
Refer to FIG. 6 (A) 6- (1)
By applying the spin coating method, a resist film 24 is formed on the Cu film 23 as an etching mask.
[0037]
Refer to FIG. 6 (B) 6- (2)
By applying a lithography technique, the resist film 24 is patterned into a wiring pattern.
[0038]
Refer to FIG. 6C. 6- (3)
By applying a wet etching method using an aqueous solution of sulfuric acid as an etchant, the Cu film 23 is etched into a wiring pattern using the resist film 24 as a mask. The Cu film 23 of the wiring pattern is a film for controlling the orientation.
[0039]
Refer to FIG. 7A. 7- (1)
The resist film 24 on the Cu film 23 is removed by dipping in a resist stripping solution.
[0040]
Refer to FIG. 7B. 7- (2)
By applying the CVD method, an interlayer insulating film 25 made of SiO 2 having a thickness of, for example, 600 [nm] is formed on the entire surface.
[0041]
Refer to FIG. 7C. 7- (3)
By applying the lithography technique, the interlayer insulating film 25 is etched to form an opening 25A having a slightly larger wiring pattern than the pattern of the Cu film 23, and the Cu film 23 is exposed at the bottom thereof. .
[0042]
7- (4)
The resist film on the interlayer insulating film 25 is removed by dipping in a resist stripping solution.
[0043]
Refer to FIG. 8 (A) 8- (1)
By applying the blanket CVD method, the SiN film 26 having a thickness of, for example, 10 nm is formed on the entire surface including the inside of the opening 25A.
[0044]
Refer to FIG. 8B. 8- (2)
By applying the dry etching method, the SiN film 26 is anisotropically etched to form the side wall 26S on the side wall in the opening 25A.
[0045]
Refer to FIG. 8C. 8- (3)
By applying the selective CVD method, Cu is embedded in the opening 25A to form the wiring 27.
[0046]
In the second embodiment described above, SiO 2 that is most widely used as an interlayer insulating film can be used, and SiN having a dielectric constant larger than that of SiO 2 is a thin film of 10 nm. Therefore, an increase in capacitance between wirings does not become a problem.
[0047]
Normally, a conductor such as TiN is often used as a Cu diffusion barrier, but in the second embodiment, SiN, which is an insulating material, is used. Since the entire area can be filled with Cu, the electrical resistance per unit cross-sectional area of the wiring is reduced.
[0048]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and many other modifications can be realized. Here, it is easy to understand when FIG. 1 used for explaining the principle of the present invention is also viewed.
[0049]
For example, in each of the embodiments described above, the selective CVD method is applied when the metal wiring is formed by embedding the substance A, for example, Cu, in the opening. However, it is optional to replace this with a sputtering method or a plating method.
[0050]
Further, as the substance A, Cu alloy, Al, or Al alloy can be used in addition to Cu.
[0051]
Furthermore, TiN, Ta, TaN, WN, Ti, Al, etc. can be used in addition to Cu as the substance B that affects the orientation of the metal wiring made of the substance A.
[0052]
Furthermore, TiN can be used as the substance B that affects the orientation of the metal wiring made of the substance A, and a SiO 2 compound can be used as the substance C constituting the insulating film.
[0053]
Furthermore, a conductor such as TiN, Ta, TaN, WN, Ti, or Al can be used for the coating (side wall) in the second embodiment.
[0054]
【The invention's effect】
In the metal wiring forming method according to the present invention, an insulating film having a barrier property is formed on a base that does not have a barrier property with respect to a metal substance forming the main body of the wiring, and the wiring is formed on the insulating film. A first metal wiring made of a metal material capable of affecting the orientation of the main metallic material is formed by controlling the orientation, and the first metal wiring is exposed with a slight margin around it. Forming an interlayer insulating film that has an opening that does not have a barrier property with respect to the metal material that forms the main body of the wiring, covers the side wall of the interlayer insulating film exposed in the opening, and forms the main body of the wiring Forming a film having a barrier property with respect to a metal material, filling the opening in which the film is formed with a metal material forming a main body of the wiring, and controlling the orientation of the first metal wiring it is group forming a second metal interconnect in the same orientation It has become.
[0055]
By adopting the above configuration, when forming the embedded wiring, it becomes possible to easily form a metal wiring having a high orientation, and in particular, since dry etching cannot be performed, the conventional technique uses the wiring. Therefore, it is possible to realize a fine wiring structure having a high orientation using a metal that has been considered difficult, which can contribute to an improvement in operation speed and reliability of the semiconductor integrated circuit device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cutaway side view of a main part showing a metal wiring structure for explaining the principle of the present invention.
FIG. 2 is a cutaway side view showing a main part of a semiconductor device in a process key point for explaining the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a cutaway side view showing a main part of a semiconductor device at a process point for explaining the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a cutaway side view showing a main part of a semiconductor device in a process key point for explaining the first embodiment in the present invention;
FIG. 5 is a cutaway side view showing a main part of a semiconductor device in a process key point for explaining a second embodiment in the present invention;
FIG. 6 is a cutaway side view showing a main part of a semiconductor device in a process key point for explaining a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cutaway side view showing a main part of a semiconductor device in a process key point for explaining a second embodiment in the present invention;
FIG. 8 is a cutaway side view showing a main part of a semiconductor device in a process key point for explaining a second embodiment in the present invention;
[Explanation of symbols]
11 Interlayer Insulating Film 12 Cu Film 13 Resist Film 14 Interlayer Insulating Film 14A Opening 15 Wiring

Claims (3)

配線の主体をなす金属物質に対してバリヤ性をもたない下地上にバリヤ性をもつ絶縁膜を形成する工程と、
次いで、前記絶縁膜上に前記配線の主体をなす金属物質の配向性に影響を与えることが可能な金属物質からなる第1の金属配線を配向性を制御して形成する工程と、
次いで、前記第1の金属配線を周囲に若干の余裕をもって表出する開口をもち且つ前記配線の主体をなす金属物質に対してバリヤ性をもたない層間絶縁膜を形成する工程と、
次いで、前記開口内に表出された前記層間絶縁膜側壁を覆い前記配線の主体をなす金属物質に対してバリヤ性をもつ被膜を形成する工程と、
次いで、前記被膜が形成された前記開口内を前記配線の主体をなす金属物質で埋めて、前記第1の金属配線が制御された前記配向性と同じ配向性に第2の金属配線を形成する工程と
を含んでなることを特徴とする金属配線形成方法。
A step of forming an insulating film having a barrier property on a base that does not have a barrier property with respect to a metal substance that is a main component of wiring;
Next, forming a first metal wiring made of a metal material capable of affecting the orientation of the metal material forming the main body of the wiring on the insulating film while controlling the orientation;
Next, forming an interlayer insulating film that has an opening that exposes the first metal wiring around the first metal wiring with a slight margin and has no barrier property with respect to the metal material that forms the main body of the wiring;
Next, a step of covering the interlayer insulating film sidewall exposed in the opening and forming a film having a barrier property with respect to a metal substance that forms the main body of the wiring;
Next, the opening in which the film is formed is filled with a metal material that forms the main body of the wiring, and the second metal wiring is formed in the same orientation as the controlled orientation of the first metal wiring. And a metal wiring forming method comprising the steps of :
第1の金属配線と第2の金属配線とが同じ金属物質であること
を特徴とする請求項1記載の金属配線形成方法。
The first metal wiring and the second metal wiring are the same metal material
The metal wiring formation method of Claim 1 characterized by these .
バリヤ性をもたない下地及び層間絶縁膜がSiO 2 であり且つバリヤ性をもつ絶縁膜及び被膜がSiNであること
を特徴とする請求項1記載の金属配線形成方法。
Claim 1 Symbol mounting method of forming a metal wiring underlayer and the interlayer insulating film no barrier resistance insulation film and film with have and barrier properties a SiO 2 is characterized <br/> be SiN.
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