JPH1098039A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JPH1098039A
JPH1098039A JP27178796A JP27178796A JPH1098039A JP H1098039 A JPH1098039 A JP H1098039A JP 27178796 A JP27178796 A JP 27178796A JP 27178796 A JP27178796 A JP 27178796A JP H1098039 A JPH1098039 A JP H1098039A
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JP
Japan
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wiring
forming
hole
semiconductor device
manufacturing
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JP27178796A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Maeda
圭一 前田
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧リフロー法を用いて埋め込み配線を安定
して形成することができる半導体装置の製造方法を提供
する。 【解決手段】 層間絶縁膜3に接続孔4および配線溝5
を形成してデュアルダマシン構造を形成した後、全面に
TiN/Ti膜6を成膜し、その上に埋め込み配線形成
用の配線材料として上層Al合金層7を配線溝5の幅の
3倍以上の膜厚に成膜し、配線溝5および接続孔4の部
分にブリッジ形状を形成する。次に、不活性ガスを用い
て高圧リフローを行い、配線溝5および接続孔4の内部
にAl合金を充填する。この後、CMP法などにより層
間絶縁膜3が露出するまで研磨を行い、配線溝5の内部
に埋め込み配線を形成する。また、配線溝と埋め込み配
線の末端のパッド形成用の孔との接続部分において配線
材料によるブリッジ形状を安定して形成するためには、
この接続部分またはその近傍にダミーパターンを形成
し、あるいは、パッド形成用の孔の底部に複数の接続孔
を形成する。
(57) [Problem] To provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of stably forming embedded wiring by using a high-pressure reflow method. SOLUTION: A connection hole 4 and a wiring groove 5 are provided in an interlayer insulating film 3.
After forming a dual damascene structure, a TiN / Ti film 6 is formed on the entire surface, and an upper Al alloy layer 7 is formed thereon as a wiring material for forming a buried wiring at least three times the width of the wiring groove 5. Then, a bridge shape is formed at the wiring groove 5 and the connection hole 4. Next, high pressure reflow is performed using an inert gas to fill the wiring groove 5 and the connection hole 4 with an Al alloy. Thereafter, polishing is performed by a CMP method or the like until the interlayer insulating film 3 is exposed, thereby forming a buried wiring inside the wiring groove 5. Further, in order to stably form a bridge shape by a wiring material at a connection portion between a wiring groove and a hole for forming a pad at a terminal of an embedded wiring,
A dummy pattern is formed at or near this connection portion, or a plurality of connection holes are formed at the bottom of the pad formation hole.

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】この発明は、半導体装置の製
造方法に関し、特に、高圧リフロー法を用いた埋め込み
配線の形成に適用して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method suitable for application to formation of an embedded wiring using a high-pressure reflow method.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの高集積化によりその内部配線の
微細化、多層化が進んでおり、これに伴い配線形成時の
平坦化技術の開発や微細配線の加工および信頼性確保が
重要な課題となっている。これらの問題点の解決手段の
ひとつとして、埋め込み配線技術が検討されている。こ
の埋め込み配線技術の中でも、特に、低コスト化が可能
な、いわゆるデュアルダマシン(Dual Damascene)法
(ダブルダマシン(DoubleDamascene)法とも呼ばれ
る)が注目されている。このデュアルダマシン法の一例
を図14〜図21に示す。
2. Description of the Related Art Due to the high integration of LSIs, internal wirings are becoming finer and multilayered, and accordingly, it is important to develop flattening technology when forming wirings, process fine wirings, and secure reliability. It has become. As one of the solutions to these problems, an embedded wiring technique is being studied. Among these embedded wiring technologies, a so-called Dual Damascene method (also referred to as a Double Damascene method), which can reduce the cost, has attracted attention. One example of the dual damascene method is shown in FIGS.

【0003】このデュアルダマシン法においては、図1
4に示すように、あらかじめ素子が形成され、表面が層
間絶縁膜(いずれも図示せず)で覆われた基板101上
に下層Al合金配線102を形成し、この下層Al合金
配線102を覆うように層間絶縁膜103を成膜した
後、この層間絶縁膜103上にリソグラフィ工程により
所定形状のレジストパターン104を形成する。次に、
図15に示すように、このレジストパターン104をマ
スクとして層間絶縁膜103を反応性イオンエッチング
(RIE)法などによりエッチングし、接続孔105を
形成する。この後、レジストパターン104を除去す
る。
In this dual damascene method, FIG.
As shown in FIG. 4, a lower Al alloy wiring 102 is formed on a substrate 101 on which elements are formed in advance and the surface of which is covered with an interlayer insulating film (both not shown). After the interlayer insulating film 103 is formed, a resist pattern 104 having a predetermined shape is formed on the interlayer insulating film 103 by a lithography process. next,
As shown in FIG. 15, using the resist pattern 104 as a mask, the interlayer insulating film 103 is etched by a reactive ion etching (RIE) method or the like to form a connection hole 105. After that, the resist pattern 104 is removed.

【0004】次に、図16に示すように、層間絶縁膜1
03上にリソグラフィ工程により所定形状のレジストパ
ターン106を形成する。次に、図17に示すように、
このレジストパターン106をマスクとして層間絶縁膜
103をRIE法などによりエッチングし、配線溝10
7を形成する。この後、図18に示すように、レジスト
パターン106を除去する。これによって、接続孔10
5および配線溝107が形成される。これらの接続孔1
05および配線溝107からなる構造をデュアルダマシ
ン構造という。
[0006] Next, as shown in FIG.
A resist pattern 106 having a predetermined shape is formed on the substrate 03 by a lithography process. Next, as shown in FIG.
Using the resist pattern 106 as a mask, the interlayer insulating film 103 is etched by RIE or the like, and
7 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 18, the resist pattern 106 is removed. Thereby, the connection hole 10
5 and the wiring groove 107 are formed. These connection holes 1
The structure composed of the wiring 05 and the wiring groove 107 is called a dual damascene structure.

【0005】さて、層間絶縁膜103に形成された配線
溝107や接続孔105に配線材料を埋め込む方法とし
ては、従来よりリフロー法が用いられているが、その中
でも特に、通常のリフロー法と比べて埋め込み特性に優
れている高圧リフロー法が検討されている。
As a method of embedding a wiring material in the wiring grooves 107 and the connection holes 105 formed in the interlayer insulating film 103, a reflow method has been conventionally used. The high-pressure reflow method which is excellent in embedding characteristics is being studied.

【0006】この高圧リフロー法を用いて、デュアルダ
マシン構造の配線溝107および接続孔105の内部に
配線材料として例えばAl合金を埋め込み、埋め込み配
線を形成する方法について説明する。
A method of forming a buried wiring by using this high-pressure reflow method to bury, for example, an Al alloy as a wiring material in the wiring groove 107 and the connection hole 105 of the dual damascene structure will be described.

【0007】すなわち、まず、図19に示すように、上
述のようにして層間絶縁膜103に接続孔105および
配線溝107を形成した後、高真空中において全面に例
えばチタン(Ti)膜および窒化チタン(TiN)膜を
順次成膜し、下地バリアメタルとしてのTiN/Ti膜
108を形成する。引き続いて、高真空中において全面
に上層Al合金層109を成膜する。このとき、この上
層Al合金層109が配線溝107および接続孔105
をふさぎ、その内部にボイド110が残されるようにす
る(以下、この状態をブリッジ形状と呼ぶ)。この上層
Al合金層109の膜厚は、通常、配線溝107の幅の
約2倍に選ばれる。
[0009] First, as shown in FIG. 19, after forming the connection holes 105 and the wiring grooves 107 in the interlayer insulating film 103 as described above, a titanium (Ti) film and a nitride A titanium (TiN) film is sequentially formed, and a TiN / Ti film 108 as a base barrier metal is formed. Subsequently, an upper Al alloy layer 109 is formed on the entire surface in a high vacuum. At this time, the upper Al alloy layer 109 forms the wiring groove 107 and the connection hole 105.
So that the void 110 remains therein (hereinafter, this state is referred to as a bridge shape). The thickness of the upper Al alloy layer 109 is usually selected to be about twice the width of the wiring groove 107.

【0008】次に、高真空に排気された高圧リフロー炉
内で基板101の全体をAl合金の融点付近まで加熱し
て上層Al合金層109を溶融ないし軟化させ、この状
態で高圧リフロー炉内に例えばアルゴン(Ar)などの
不活性ガスを高圧で導入することにより上層Al合金層
109の上面を加圧し、ボイド110を減少させてい
く。このようにして、図20に示すように、配線溝10
7および接続孔105の内部にAl合金を完全に充填す
る。
Next, the entire substrate 101 is heated to near the melting point of the Al alloy in a high-pressure reflow furnace evacuated to a high vacuum to melt or soften the upper Al alloy layer 109. For example, by introducing an inert gas such as argon (Ar) at a high pressure, the upper surface of the upper Al alloy layer 109 is pressurized, and the voids 110 are reduced. In this manner, as shown in FIG.
7 and the inside of the connection hole 105 are completely filled with an Al alloy.

【0009】この後、例えばCMP(Chemical Mechani
cal Polish)法などにより、層間絶縁膜103が露出す
るまで上層Al合金層109およびTiN/Ti膜10
8を研磨し、配線溝107および接続孔105の部分以
外の部分の上層Al合金層109およびTiN/Ti膜
108を除去する。これによって、図21に示すよう
に、配線溝107の部分に上層配線としての埋め込み配
線111が接続孔105を介して下層Al合金配線10
2に接続されて形成される。
Thereafter, for example, CMP (Chemical Mechani)
cal Polish) method or the like until the interlayer insulating film 103 is exposed until the upper Al alloy layer 109 and the TiN / Ti film 10 are exposed.
8 is polished to remove the upper Al alloy layer 109 and the TiN / Ti film 108 other than the wiring groove 107 and the connection hole 105. As a result, as shown in FIG. 21, a buried wiring 111 as an upper wiring is formed in the wiring groove 107 through the connection hole 105 to form the lower Al alloy wiring 10.
2 is formed.

【0010】以上のような高圧リフロー法を用いたデュ
アルダマシン構造による埋め込み配線の形成方法におい
ては、上層配線の形成と上層配線のグローバル平坦化と
接続孔への配線材料の充填とを同時に行うことができる
ため、多層配線を形成するためのコストの低減を図る上
で非常に有利である。さらに、上層配線に使用する配線
材料と接続孔に充填する材料とが同じ材質であることな
どにより、信頼性が高いという利点がある。
In the above-described method of forming a buried wiring having a dual damascene structure using a high-pressure reflow method, the formation of the upper wiring, the global flattening of the upper wiring, and the filling of the wiring material into the connection holes are performed simultaneously. This is very advantageous in reducing the cost for forming the multilayer wiring. Furthermore, since the wiring material used for the upper wiring and the material filled in the connection holes are the same, there is an advantage that the reliability is high.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の高圧リフロー法を用いた埋め込み配線の形成方法
には、次のような問題がある。
However, the above-mentioned conventional method for forming an embedded wiring using the high-pressure reflow method has the following problems.

【0012】すなわち、上述の高圧リフロー法による埋
め込み原理から明らかなように、配線溝107および接
続孔105の内部に配線材料を充填して埋め込みを行う
ためには、高圧リフロー炉内に高圧の不活性ガスを導入
する前に配線溝107および接続孔105の上部を配線
材料でふさぎ、内部にボイド110が残されたブリッジ
形状を形成しておく必要がある。ところが、実際には、
図22に示すように、接続孔105の部分で配線材料が
つながらず、ブリッジ形状が形成されない場合があり、
このような場合には、高圧の不活性ガスで上層Al合金
層109の上面を加圧したとしても、配線溝107およ
び接続孔105の内部に配線材料を十分に充填すること
ができない。また、通常の配線構造において、高圧リフ
ロー法を接続孔の埋め込みのみに適用する場合に比べ、
上述の従来の埋め込み配線の形成方法においては、幅の
広い配線溝107の部分にブリッジ形状を形成しなけれ
ばならないため、この問題が顕著となる。
That is, as is apparent from the above-described principle of embedding by the high-pressure reflow method, in order to fill and embed the wiring material into the wiring grooves 107 and the connection holes 105, a high-pressure reflow furnace is not required. Before introducing the active gas, it is necessary to cover the upper portions of the wiring grooves 107 and the connection holes 105 with a wiring material to form a bridge shape in which the voids 110 are left. However, actually,
As shown in FIG. 22, the wiring material may not be connected at the portion of the connection hole 105, and a bridge shape may not be formed.
In such a case, even if the upper surface of the upper Al alloy layer 109 is pressurized with a high-pressure inert gas, the wiring material cannot be sufficiently filled in the wiring grooves 107 and the connection holes 105. Also, compared to the case where the high-pressure reflow method is applied only to the filling of the connection holes in the normal wiring structure,
In the above-described conventional method of forming a buried interconnect, this problem becomes remarkable because a bridge shape must be formed in the portion of the wide interconnect trench 107.

【0013】以上のように、埋め込み配線の形成に高圧
リフロー法を適用する場合においては、埋め込みの安定
化のためには、ブリッジ形状を安定して形成する技術が
重要となってくる。
As described above, when the high-pressure reflow method is applied to the formation of the buried wiring, a technique for stably forming the bridge shape is important for stabilizing the burying.

【0014】したがって、この発明の目的は、ブリッジ
形状を安定して形成することができることにより、高圧
リフロー法を用いて埋め込み配線を安定して形成するこ
とができる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a bridge shape can be formed stably, so that a buried wiring can be formed stably using a high-pressure reflow method. It is in.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第1の発明は、高圧リフロー法を用いて
埋め込み配線を形成するようにした半導体装置の製造方
法において、埋め込み配線形成用の配線材料を配線幅の
3倍以上の膜厚に成膜するようにしたことを特徴とする
ものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a buried interconnect using a high-pressure reflow method. The wiring material is formed in a film thickness three times or more the width of the wiring.

【0016】この発明の第1の発明においては、典型的
には、埋め込み配線形成用の配線材料を配線幅の3倍以
上4.5倍以下の膜厚に成膜する。
In the first aspect of the present invention, typically, a wiring material for forming a buried wiring is formed to a thickness of 3 to 4.5 times the wiring width.

【0017】この発明の第2の発明は、高圧リフロー法
を用いて埋め込み配線を形成するようにした半導体装置
の製造方法において、埋め込み配線形成用の配線溝と埋
め込み配線の末端のパッド形成用の孔との接続部分また
はその近傍にダミーパターンを形成するようにしたこと
を特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device in which a buried wiring is formed by using a high-pressure reflow method. A dummy pattern is formed at a portion connected to the hole or in the vicinity thereof.

【0018】この発明の第2の発明の一実施形態におい
ては、ダミーパターンは、パッド形成用の孔の深さとほ
ぼ同一の高さを有する。
In one embodiment of the second aspect of the present invention, the dummy pattern has substantially the same height as the depth of the hole for forming the pad.

【0019】この発明の第3の発明は、高圧リフロー法
を用いて埋め込み配線を形成するようにした半導体装置
の製造方法において、埋め込み配線の末端のパッド形成
用の孔の底部に複数の接続孔を形成するようにしたこと
を特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device in which an embedded wiring is formed by using a high-pressure reflow method, wherein a plurality of connection holes are formed at the bottom of the pad forming hole at the end of the embedded wiring. Is formed.

【0020】この発明の第3の発明の一実施形態におい
ては、埋め込み配線形成用の配線溝の底部に形成される
接続孔とほぼ同一の深さに複数の接続孔を形成する。
In one embodiment of the third invention of the present invention, a plurality of connection holes are formed at substantially the same depth as the connection holes formed at the bottom of the wiring groove for forming the buried wiring.

【0021】この発明の第3の発明の好適な一実施形態
においては、パッド形成用の孔の底部の全面に複数の接
続孔を形成する。
In a preferred embodiment of the third invention of the present invention, a plurality of connection holes are formed on the entire bottom surface of the hole for forming the pad.

【0022】この発明において、埋め込み配線形成用の
配線材料としては、例えば、アルミニウム(Al)、銅
(Cu)、銀(Ag)、金(Au)またはそれらの合金
が用いられる。
In the present invention, as a wiring material for forming a buried wiring, for example, aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au) or an alloy thereof is used.

【0023】上述のように構成されたこの発明の第1の
発明による半導体装置の製造方法においては、埋め込み
配線形成用の配線材料を配線幅の3倍以上の膜厚に成膜
するようにしていることにより、配線溝の部分に安定し
てブリッジ形状を形成することができる。このため、そ
の後に高圧リフローを行うことにより、配線溝の内部に
配線材料を確実に埋め込むことができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the wiring material for forming the buried wiring is formed to a film thickness three times or more the width of the wiring. Accordingly, a bridge shape can be stably formed in the wiring groove portion. Therefore, by performing high-pressure reflow thereafter, the wiring material can be reliably embedded in the wiring groove.

【0024】上述のように構成されたこの発明の第2の
発明または第3の発明による半導体装置の製造方法にお
いては、埋め込み配線形成用の配線溝と埋め込み配線の
末端のパッド形成用の孔との接続部分またはその近傍に
ダミーパターンを形成し、あるいは、埋め込み配線の末
端のパッド形成用の孔の底部に複数の接続孔を形成する
ようにしていることにより、埋め込み配線形成用の配線
材料を成膜した場合、幅が大きく変化する、埋め込み配
線形成用の配線溝と埋め込み配線の末端のパッド形成用
の孔との接続部分においても、安定してブリッジ形状を
形成することができる。このため、その後に高圧リフロ
ーを行うことにより、埋め込み配線形成用の配線溝と埋
め込み配線の末端のパッド形成用の孔との接続部分に
も、配線材料を確実に埋め込むことができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second or third aspect of the present invention having the above-described structure, a wiring groove for forming a buried wiring and a hole for forming a pad at a terminal of the buried wiring are provided. By forming a dummy pattern at or near the connection portion of the wiring, or by forming a plurality of connection holes at the bottom of the pad formation hole at the end of the embedded wiring, the wiring material for forming the embedded wiring is reduced. When the film is formed, a bridge shape can be stably formed also at a connection portion between a wiring groove for forming a buried wiring and a hole for forming a pad at the end of the buried wiring where the width changes greatly. Therefore, by performing high-pressure reflow after that, the wiring material can be reliably buried also in the connection portion between the wiring groove for forming the buried wiring and the hole for forming the pad at the end of the buried wiring.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。図1〜図4はこの発明
の第1の実施形態による半導体装置の製造方法を示し、
特に、その上層配線としての埋め込み配線の形成方法を
示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 show a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention,
In particular, a method for forming a buried wiring as an upper layer wiring will be described.

【0026】この第1の実施形態においては、まず、図
1に示すように、あらかじめ素子が形成され、表面が層
間絶縁膜(いずれも図示せず)で覆われたSi基板1上
に下層Al合金配線2を形成した後、この下層Al合金
配線2を覆うように例えば酸化シリコン(SiO2 )膜
のような層間絶縁膜3を成膜する。次に、この層間絶縁
膜3にデュアルダマシン構造を形成する。すなわち、層
間絶縁膜3上にリソグラフィ工程により所定形状のレジ
ストパターン(図示せず)を形成した後、このレジスト
パターン(図示せず)をマスクとして層間絶縁膜3を例
えばRIE法などによりエッチングし、接続孔4を形成
する。この後、このレジストパターンを除去する。次
に、層間絶縁膜3上にリソグラフィ工程により所定形状
のレジストパターン(図示せず)を形成した後、このレ
ジストパターンをマスクとして例えばRIE法などによ
り層間絶縁膜3をエッチングし、配線溝5を形成する。
この後、このレジストパターンを除去する。以上の工程
により、デュアルダマシン構造が形成される。ここで、
接続孔4の径は例えば0.35μm、深さは例えば1.
0μmである。また、配線溝5の幅は例えば0.4μ
m、深さは例えば0.5μmである。
In the first embodiment, first, as shown in FIG. 1, an element is formed in advance, and a lower layer Al is formed on a Si substrate 1 whose surface is covered with an interlayer insulating film (both not shown). After forming the alloy wiring 2, an interlayer insulating film 3 such as a silicon oxide (SiO 2 ) film is formed so as to cover the lower Al alloy wiring 2. Next, a dual damascene structure is formed in the interlayer insulating film 3. That is, after a resist pattern (not shown) having a predetermined shape is formed on the interlayer insulating film 3 by a lithography process, the interlayer insulating film 3 is etched by, for example, RIE using the resist pattern (not shown) as a mask. The connection hole 4 is formed. Thereafter, the resist pattern is removed. Next, after a resist pattern (not shown) having a predetermined shape is formed on the interlayer insulating film 3 by a lithography process, the interlayer insulating film 3 is etched by, for example, the RIE method using the resist pattern as a mask. Form.
Thereafter, the resist pattern is removed. Through the above steps, a dual damascene structure is formed. here,
The diameter of the connection hole 4 is, for example, 0.35 μm, and the depth is, for example, 1.
0 μm. The width of the wiring groove 5 is, for example, 0.4 μm.
m and the depth are, for example, 0.5 μm.

【0027】次に、図2に示すように、例えば、高真空
中において、マグネトロンスパッタリング法により、全
面に例えば膜厚が20nmのTi膜および例えば膜厚が
50nmのTiN膜を順次成膜し、下地バリアメタルと
してのTiN/Ti膜6を形成する。このTi膜の成膜
におけるスパッタ条件の一例を挙げると、雰囲気ガスと
してArを用い、その流量を100sccm、圧力を
0.4Pa、DCパワーを5kW、基板加熱温度を15
0℃とする。また、このTiN膜の成膜におけるスパッ
タ条件の一例を挙げると、雰囲気ガスとしてArと窒素
(N2 )との混合ガスを用い、これらのArガスおよび
2 ガスの流量をそれぞれ30sccmおよび80sc
cm、圧力を0.4Pa、DCパワーを5kW、基板加
熱温度を150℃とする。
Next, as shown in FIG. 2, for example, in a high vacuum, a Ti film having a thickness of, for example, 20 nm and a TiN film having a thickness of, for example, 50 nm are sequentially formed on the entire surface by magnetron sputtering. A TiN / Ti film 6 is formed as a base barrier metal. As an example of sputtering conditions for forming the Ti film, Ar is used as an atmosphere gas, the flow rate is 100 sccm, the pressure is 0.4 Pa, the DC power is 5 kW, and the substrate heating temperature is 15
0 ° C. As an example of sputtering conditions for forming the TiN film, a mixed gas of Ar and nitrogen (N 2 ) is used as an atmosphere gas, and the flow rates of these Ar gas and N 2 gas are 30 sccm and 80 sc, respectively.
cm, pressure 0.4 Pa, DC power 5 kW, substrate heating temperature 150 ° C.

【0028】引き続いて、例えば、高真空中において、
マグネトロンスパッタリング法により、TiN/Ti膜
6上に例えばCuを0.5%含んだ上層Al合金層7を
成膜する。ここで、この上層Al合金層7の膜厚は配線
溝5の幅の3倍以上に選ぶ。具体的には、例えば、配線
溝5の幅が0.4μmであるとすると、この上層Al合
金層7の膜厚はこの幅の3倍として1200nmとす
る。なお、後述のように、配線溝5および接続孔4の部
分以外の部分の上層Al合金層7は後の工程で除去され
るため、通常の配線構造の場合と異なりこの上層Al合
金層7の膜厚に制限はないが、成膜時間や次工程のCM
Pに要する時間があまり長くならないようにする観点よ
り、この上層Al合金層7の膜厚は好適には配線溝5の
幅の4.5倍を超えないように選ぶ。この上層Al合金
層7の成膜におけるスパッタ条件の一例を挙げると、雰
囲気ガスとしてArを用い、その流量を100sccm
とし、圧力を0.4Pa、DCパワーを15kW、基板
加熱温度を400℃とする。
Subsequently, for example, in a high vacuum,
An upper Al alloy layer 7 containing, for example, 0.5% of Cu is formed on the TiN / Ti film 6 by magnetron sputtering. Here, the thickness of the upper Al alloy layer 7 is selected to be at least three times the width of the wiring groove 5. Specifically, for example, assuming that the width of the wiring groove 5 is 0.4 μm, the thickness of the upper Al alloy layer 7 is 1200 nm, which is three times the width. As described later, since the upper Al alloy layer 7 other than the wiring groove 5 and the connection hole 4 is removed in a later step, unlike the case of a normal wiring structure, the upper Al alloy layer 7 There is no limitation on the film thickness, but the film formation time and CM of the next process
From the viewpoint of preventing the time required for P from becoming too long, the thickness of the upper Al alloy layer 7 is preferably selected so as not to exceed 4.5 times the width of the wiring groove 5. As an example of sputtering conditions for forming the upper Al alloy layer 7, Ar is used as an atmosphere gas, and the flow rate is 100 sccm.
The pressure is 0.4 Pa, the DC power is 15 kW, and the substrate heating temperature is 400 ° C.

【0029】以上のようにして成膜された上層Al合金
層7は配線溝5および接続孔4の上部でつながり、内部
にボイド8が残されたブリッジ形状が形成される。ここ
で、上述のようにこの上層Al合金層7の成膜時には基
板加熱温度を400℃としていることにより、Alのマ
イグレーションが促進され、これがブリッジ形状の形成
に寄与する。
The upper Al alloy layer 7 formed as described above is connected at the upper part of the wiring groove 5 and the connection hole 4 to form a bridge shape in which the void 8 is left. Here, as described above, when forming the upper Al alloy layer 7, the substrate heating temperature is set to 400 ° C., thereby promoting the migration of Al, which contributes to the formation of the bridge shape.

【0030】次に、高真空に排気された高圧リフロー炉
内でSi基板1の全体をAl合金の融点付近まで加熱し
て上層Al合金層7を溶融ないし軟化させ、この状態で
高圧リフロー炉内に例えばArなどの不活性ガスを高圧
で導入することにより上層Al合金層7の上面を加圧
し、ボイド8を減少させていく。このようにして、図3
に示すように、配線溝5および接続孔4の内部にAl合
金を完全に充填する。この上層Al合金層7の高圧リフ
ロー条件の一例を挙げると、圧力は106 Pa以上、基
板加熱温度は450℃、時間は1分とする。
Next, the entire Si substrate 1 is heated to near the melting point of the Al alloy in a high-pressure reflow furnace evacuated to a high vacuum to melt or soften the upper Al alloy layer 7. For example, by introducing an inert gas such as Ar at a high pressure, the upper surface of the upper Al alloy layer 7 is pressurized to reduce the voids 8. Thus, FIG.
As shown in (1), the inside of the wiring groove 5 and the connection hole 4 is completely filled with the Al alloy. As an example of high-pressure reflow conditions for the upper Al alloy layer 7, the pressure is 10 6 Pa or more, the substrate heating temperature is 450 ° C., and the time is 1 minute.

【0031】次に、例えばCMP法により、層間絶縁膜
3が露出するまで上層Al合金層7およびTiN/Ti
膜6を研磨し、配線溝5および接続孔4の部分以外の部
分の上層Al合金層7およびTiN/Ti膜6を除去す
る。これによって、図4に示すように、配線溝5の部分
に、接続孔4を介して下層Al合金配線2に接続され
た、上層配線としての埋め込み配線9が形成される。こ
のCMP法による研磨の条件の一例を挙げると、研磨圧
力を100g/cm2 、定盤の回転数を30rpm、研
磨ヘッドの回転数を30rpmとし、研磨パッドとして
はSUBA IV、スラリーとしてはNH4 OHベース
でフォームドシリカ含有のものを用い、流量を100c
c/minとし、研磨温度を25〜30℃とする。
Next, the upper Al alloy layer 7 and the TiN / Ti layer are exposed by, eg, CMP until the interlayer insulating film 3 is exposed.
The film 6 is polished to remove the upper Al alloy layer 7 and the TiN / Ti film 6 other than the wiring groove 5 and the connection hole 4. Thereby, as shown in FIG. 4, a buried interconnect 9 as an upper interconnect connected to the lower Al alloy interconnect 2 via the connection hole 4 is formed in the interconnect trench 5. As an example of the polishing conditions by the CMP method, the polishing pressure is 100 g / cm 2 , the rotation speed of the platen is 30 rpm, the rotation speed of the polishing head is 30 rpm, SUBA IV is used as the polishing pad, and NH 4 is used as the slurry. Using OH-based one containing foamed silica, flow rate 100c
c / min, and the polishing temperature is 25 to 30 ° C.

【0032】以上のように、この第1の実施形態によれ
ば、層間絶縁膜3に接続孔4および配線溝5からなるデ
ュアルダマシン構造を形成した後、埋め込み配線形成用
の配線材料として上層Al合金層7を配線溝5の幅の3
倍以上の膜厚に成膜するようにしているので、この上層
Al合金層7は配線溝5および接続孔4の部分で確実に
つながり、ブリッジ形状が安定して形成される。このた
め、その後に高圧リフローを行うことにより、配線溝5
および接続孔4の内部にAl合金を完全に充填すること
ができる。そして、この後に、上層Al合金層7および
TiN/Ti膜6の不要部分を除去することにより、埋
め込み配線9を形成することができる。以上により、上
層配線としての埋め込み配線9を安定して形成すること
ができる。
As described above, according to the first embodiment, after the dual damascene structure including the connection holes 4 and the wiring grooves 5 is formed in the interlayer insulating film 3, the upper layer Al is used as a wiring material for forming a buried wiring. The alloy layer 7 has a width of 3 of the width of the wiring groove 5.
Since the film is formed to be twice as thick, the upper Al alloy layer 7 is reliably connected at the wiring groove 5 and the connection hole 4, and the bridge shape is formed stably. For this reason, high-pressure reflow is performed thereafter, so that the wiring groove 5 is formed.
Further, the inside of the connection hole 4 can be completely filled with the Al alloy. Thereafter, unnecessary portions of the upper Al alloy layer 7 and the TiN / Ti film 6 are removed, whereby the embedded wiring 9 can be formed. As described above, the embedded wiring 9 as the upper layer wiring can be formed stably.

【0033】図5〜図7はこの発明の第2の実施形態に
よる半導体装置の製造方法を示す。ここで、図5Aは配
線溝およびパッド形成用の孔の部分を示す平面図、図5
B、図5Cおよび図5Dはそれぞれ図5AのB−B線、
C−C線およびD−D線に沿っての断面図を示す。ま
た、図6A、図6Bおよび図6Cはそれぞれ図5B、図
5Cおよび図5Dに対応する断面図、図7A、図7Bお
よび図7Cはそれぞれ図5B、図5Cおよび図5Dに対
応する断面図を示す。
FIGS. 5 to 7 show a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5A is a plan view showing a portion of a wiring groove and a hole for forming a pad.
B, FIG. 5C and FIG. 5D are respectively BB line of FIG.
FIG. 3 shows a cross-sectional view along the line CC and the line DD. 6A, 6B, and 6C are cross-sectional views corresponding to FIGS. 5B, 5C, and 5D, respectively, and FIGS. 7A, 7B, and 7C are cross-sectional views corresponding to FIGS. 5B, 5C, and 5D, respectively. Show.

【0034】この第2の実施形態においては、まず、図
5に示すように、あらかじめ下層Al合金配線(図示せ
ず)まで形成されたSi基板11上にこの下層Al合金
配線を覆うように例えばSiO2 膜のような層間絶縁膜
12を成膜する。次に、リソグラフィ工程およびエッチ
ング工程により、層間絶縁膜12に配線溝13およびパ
ッド形成用の孔14を形成するとともに、これらの接続
部分の近傍にダミーパターン15を形成する。具体的に
は、例えば、まず、リソグラフィ工程により、層間絶縁
膜12上に、配線溝13およびパッド形成用の孔14と
ダミーパターン15とに対応する形状のレジストパター
ン(図示せず)を形成する。次に、このレジストパター
ンをマスクとして、例えばRIE法などにより、層間絶
縁膜12を所定深さまでエッチングし、配線溝13、パ
ッド形成用の孔14およびダミーパターン15を形成し
た後、このレジストパターンを除去する。次に、パッド
形成用の孔14の外部とダミーパターン15上と配線溝
13の底部の接続孔を形成する部分以外の部分とを覆う
レジストパターン(図示せず)をリソグラフィー工程に
より形成した後、このレジストパターン(図示せず)を
マスクとして、例えばRIE法などにより、層間絶縁膜
12を再度エッチングし、パッド形成用の孔14を所定
の深さにするとともに、配線溝13の底部に接続孔(図
示せず)を形成する。ここで、このパッド形成用の孔1
4の深さは、配線溝13と接続孔との合計の深さと同一
である。この後、このレジストパターンを除去する。
In the second embodiment, first, as shown in FIG. 5, for example, a lower Al alloy wiring (not shown) is formed on a Si substrate 11 so as to cover the lower Al alloy wiring. An interlayer insulating film 12 such as a SiO 2 film is formed. Next, a wiring groove 13 and a hole 14 for forming a pad are formed in the interlayer insulating film 12 by a lithography process and an etching process, and a dummy pattern 15 is formed in the vicinity of these connection portions. Specifically, for example, first, a resist pattern (not shown) having a shape corresponding to the wiring groove 13, the hole 14 for forming a pad, and the dummy pattern 15 is formed on the interlayer insulating film 12 by a lithography process. . Next, using this resist pattern as a mask, the interlayer insulating film 12 is etched to a predetermined depth by, for example, RIE or the like to form a wiring groove 13, a hole 14 for forming a pad, and a dummy pattern 15. Remove. Next, a resist pattern (not shown) is formed by a lithography process to cover the outside of the pad formation hole 14, the dummy pattern 15, and the bottom of the wiring groove 13 other than the portion where the connection hole is formed. Using this resist pattern (not shown) as a mask, the interlayer insulating film 12 is etched again by, for example, RIE or the like, so that the hole 14 for forming the pad has a predetermined depth, and the connection hole is formed at the bottom of the wiring groove 13. (Not shown). Here, this pad forming hole 1
The depth of 4 is the same as the total depth of the wiring groove 13 and the connection hole. Thereafter, the resist pattern is removed.

【0035】次に、第1の実施形態と同様にして、図6
に示すように、高真空中においてマグネトロンスパッタ
リング法により全面にTi膜およびTiN膜を順次成膜
し、TiN/Ti膜16を形成する。次に、例えば、高
真空中において、マグネトロンスパッタリング法によ
り、TiN/Ti膜16上に例えばCuを0.5%含ん
だ上層Al合金層17を成膜する。ここで、第1の実施
形態と同様に、この上層Al合金層17の膜厚は配線溝
13の幅の3倍以上に選ぶ。具体的には、例えば、配線
溝13の幅が0.4μmであるとすると、この上層Al
合金層17の膜厚はその幅の3倍以上として1200n
m以上とする。
Next, as in the first embodiment, FIG.
As shown in (1), a Ti film and a TiN film are sequentially formed on the entire surface by a magnetron sputtering method in a high vacuum, and a TiN / Ti film 16 is formed. Next, an upper Al alloy layer 17 containing, for example, 0.5% of Cu is formed on the TiN / Ti film 16 by, for example, magnetron sputtering in a high vacuum. Here, as in the first embodiment, the thickness of the upper Al alloy layer 17 is selected to be three times or more the width of the wiring groove 13. Specifically, for example, assuming that the width of the wiring groove 13 is 0.4 μm,
The thickness of the alloy layer 17 is set to be at least three times the width and 1200 n
m or more.

【0036】このとき、この上層Al合金層17は、第
1の実施形態と同様に、配線溝13および接続孔の部分
でつながり、ブリッジ形状が安定して形成される。これ
に加えて、この第2の実施形態においては、配線溝13
とパッド形成用の孔14との接続部分の近傍に、配線溝
13の周辺部の層間絶縁膜12の上面と同一高さのダミ
ーパターン15を形成しているので、この上層Al合金
層17は、幅が急激に変化する、配線溝13とパッド形
成用の孔14との接続部分においても十分なカバレッジ
が得られることにより確実につながり、この部分にもブ
リッジ形状が安定して形成される。
At this time, as in the first embodiment, the upper Al alloy layer 17 is connected at the wiring groove 13 and the connection hole, and the bridge shape is formed stably. In addition, in the second embodiment, the wiring grooves 13
The dummy pattern 15 having the same height as the upper surface of the interlayer insulating film 12 around the wiring groove 13 is formed in the vicinity of the connection portion between the pad and the hole 14 for pad formation. Sufficient coverage is obtained even at the connection portion between the wiring groove 13 and the hole 14 for pad formation where the width changes abruptly, so that the connection is ensured, and the bridge shape is also stably formed at this portion.

【0037】次に、第1の実施形態と同様にして高圧リ
フローを行うことにより、上層Al合金層17をリフロ
ーさせて配線溝13、接続孔およびパッド形成用の孔1
4をAl合金で充填する。
Next, by performing high-pressure reflow in the same manner as in the first embodiment, the upper Al alloy layer 17 is reflowed to form the wiring groove 13, the connection hole, and the hole 1 for forming the pad.
4 is filled with an Al alloy.

【0038】この後、第1の実施形態と同様にして、例
えばCMP法により、層間絶縁膜12が露出するまで上
層Al合金層17およびTiN/Ti膜16を研磨す
る。これによって、図7に示すように、配線溝13の内
部に埋め込み配線18を形成するとともに、この埋め込
み配線18の末端のパッド19を形成する。
Thereafter, as in the first embodiment, the upper Al alloy layer 17 and the TiN / Ti film 16 are polished by, eg, CMP until the interlayer insulating film 12 is exposed. As a result, as shown in FIG. 7, the buried wiring 18 is formed inside the wiring groove 13, and the pad 19 at the end of the buried wiring 18 is formed.

【0039】以上のように、この第2の実施形態によれ
ば、配線溝13とパッド形成用の孔14との接続部分の
近傍にダミーパターン15を形成していることにより、
埋め込み配線形成用の配線材料として上層Al合金層1
7を成膜した場合、幅が急激に変化することによりブリ
ッジ形状を形成しにくい、配線溝13とパッド形成用の
孔14との接続部分においてもブリッジ形状を安定して
形成することができる。このため、その後に高圧リフロ
ーを行うことにより、配線溝13とパッド形成用の孔1
4との接続部分にもAl合金を完全に充填することがで
きる。そして、この後に上層Al合金層17およびTi
N/Ti膜16の不要部分を除去することにより、埋め
込み配線18およびその末端のパッド19を形成するこ
とができる。以上により、上層配線としての埋め込み配
線19およびその末端のパッド19を安定して形成する
ことができる。
As described above, according to the second embodiment, the dummy pattern 15 is formed in the vicinity of the connection between the wiring groove 13 and the hole 14 for forming a pad.
Upper Al alloy layer 1 as wiring material for forming embedded wiring
When the film 7 is formed, it is difficult to form a bridge shape due to a sudden change in width, and a bridge shape can be stably formed even at a connection portion between the wiring groove 13 and the hole 14 for pad formation. For this reason, high-pressure reflow is performed thereafter, so that the wiring groove 13 and the hole 1 for pad formation are formed.
4 can be completely filled with the Al alloy. After this, the upper Al alloy layer 17 and Ti
By removing the unnecessary portion of the N / Ti film 16, the embedded wiring 18 and the pad 19 at the end thereof can be formed. As described above, the embedded wiring 19 as the upper layer wiring and the pad 19 at the end thereof can be formed stably.

【0040】図8〜図10はこの発明の第3の実施形態
による半導体装置の製造方法を示す。ここで、図8Aは
配線溝およびパッド形成用の孔の部分を示す平面図、図
8B、図8Cおよび図8Dはそれぞれ図8AのB−B
線、C−C線およびD−D線に沿っての断面図を示す。
また、図9A、図9Bおよび図9Cはそれぞれ図8B、
図8Cおよび図8Dに対応する断面図、図10A、図1
0Bおよび図10Cはそれぞれ図8B、図8Cおよび図
8Dに対応する断面図を示す。
FIGS. 8 to 10 show a method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. Here, FIG. 8A is a plan view showing a portion of a hole for forming a wiring groove and a pad, and FIGS. 8B, 8C and 8D are respectively BB of FIG. 8A.
FIG. 3 shows a cross-sectional view along the line CC, and the line DD.
9A, 9B, and 9C are FIGS.
8A and 8B are sectional views corresponding to FIGS.
0B and 10C show cross-sectional views corresponding to FIGS. 8B, 8C, and 8D, respectively.

【0041】この第3の実施形態においては、まず、図
8に示すように、第2の実施形態と同様にして、あらか
じめ下層Al合金配線(図示せず)まで形成されたSi
基板21上にこの下層Al合金配線を覆うように例えば
SiO2 膜のような層間絶縁膜22を成膜する。次に、
リソグラフィ工程およびエッチング工程により、層間絶
縁膜22に配線溝23およびパッド形成用の孔24を形
成するとともに、それらの接続部分に配線溝23の幅と
パッド形成用の孔24の幅との中間の幅(例えば、パッ
ド形成用の孔24の幅の半分の幅)の孔25を形成し、
この孔25内にダミーパターン26を形成する。
In the third embodiment, first, as shown in FIG. 8, in the same manner as in the second embodiment, the Si layer is formed in advance up to the lower Al alloy wiring (not shown).
An interlayer insulating film 22 such as a SiO 2 film is formed on the substrate 21 so as to cover the lower Al alloy wiring. next,
By a lithography step and an etching step, a wiring groove 23 and a hole 24 for forming a pad are formed in the interlayer insulating film 22, and an intermediate portion between the width of the wiring groove 23 and the width of the hole 24 for forming a pad is formed at a connection portion thereof. Forming a hole 25 having a width (for example, half the width of the pad forming hole 24);
A dummy pattern 26 is formed in the hole 25.

【0042】次に、第2の実施形態と同様にして、図9
に示すように、全面にTiN/Ti膜27を形成した
後、例えばCuを0.5%含んだ上層Al合金層28を
成膜する。ここで、第1の実施形態と同様に、この上層
Al合金層28の膜厚は配線溝23の幅の3倍以上に選
ぶ。具体的には、例えば、配線溝23の幅が0.4μm
であるとすると、この上層Al合金層28の膜厚はその
幅の3倍以上として1200nm以上とする。
Next, as in the second embodiment, FIG.
As shown in FIG. 7, after forming a TiN / Ti film 27 on the entire surface, an upper Al alloy layer 28 containing, for example, 0.5% of Cu is formed. Here, similarly to the first embodiment, the thickness of the upper Al alloy layer 28 is selected to be three times or more the width of the wiring groove 23. Specifically, for example, the width of the wiring groove 23 is 0.4 μm
In this case, the thickness of the upper Al alloy layer 28 is set to three times or more the width and 1200 nm or more.

【0043】このとき、この上層Al合金層28は、第
2の実施形態と同様に、配線溝23およびその底部に形
成された接続孔(図示せず)の部分でつながり、ブリッ
ジ形状が安定して形成される。これに加えて、この第3
の実施形態においては、配線溝23とパッド形成用の孔
24との接続部分に孔25を形成し、この孔25内に配
線溝13の周辺部の層間絶縁膜22の上面と同一高さの
ダミーパターン26を形成しているので、この上層Al
合金層27は、幅が急激に変化する、配線溝23とパッ
ド形成用の孔24との接続部分においてもつながり、こ
の部分にもブリッジ形状が安定して形成される。
At this time, as in the second embodiment, the upper Al alloy layer 28 is connected at a portion of the wiring groove 23 and a connection hole (not shown) formed at the bottom thereof, and the bridge shape is stabilized. Formed. In addition to this,
In the embodiment, a hole 25 is formed at a connection portion between the wiring groove 23 and the hole 24 for forming a pad, and the hole 25 has the same height as the upper surface of the interlayer insulating film 22 around the wiring groove 13 in the hole 25. Since the dummy pattern 26 is formed, the upper layer Al
The alloy layer 27 is also connected at the connection portion between the wiring groove 23 and the hole 24 for pad formation where the width rapidly changes, and the bridge shape is also formed stably at this connection portion.

【0044】この後、第1の実施形態と同様にして、高
圧リフローおよびCMP法による研磨を行い、図10に
示すように、配線溝23の内部に埋め込み配線29を形
成するとともに、この埋め込み配線29の末端のパッド
30を形成する。
Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, high-pressure reflow and polishing by the CMP method are performed to form a buried wiring 29 inside the wiring groove 23 as shown in FIG. A 29 terminal pad 30 is formed.

【0045】以上のように、この第3の実施形態によれ
ば、配線溝23とパッド形成用の孔24との接続部分に
配線溝23の幅とパッド形成用の孔24の幅との中間の
幅の孔25を形成し、この孔25内にダミーパターン2
6を形成しているので、第2の実施形態と同様な利点を
得ることができる。
As described above, according to the third embodiment, the intermediate portion between the width of the wiring groove 23 and the width of the pad forming hole 24 is formed at the connection portion between the wiring groove 23 and the pad forming hole 24. Is formed, and the dummy pattern 2 is formed in the hole 25.
6, the same advantages as in the second embodiment can be obtained.

【0046】図11〜図13はこの発明の第3の実施形
態による半導体装置の製造方法を示す。ここで、図11
Aは配線溝およびパッド形成用の孔の部分を示す平面
図、図11B、図11Cおよび図11Dはそれぞれ図1
1AのB−B線、C−C線およびD−D線に沿っての断
面図を示す。また、図12A、図12Bおよび図12C
はそれぞれ図11B、図11Cおよび図11Dに対応す
る断面図、図13A、図13Bおよび図13Cはそれぞ
れ図11B、図11Cおよび図11Dに対応する断面図
を示す。
FIGS. 11 to 13 show a method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. Here, FIG.
FIG. 11A is a plan view showing a portion of a wiring groove and a hole for forming a pad, and FIGS. 11B, 11C and 11D are FIGS.
1A shows a cross-sectional view along line BB, line CC, and line DD. 12A, 12B and 12C.
11B, 11C, and 11D are cross-sectional views corresponding to FIGS. 11B, 11C, and 11D, respectively, and FIGS. 13A, 13B, and 13C are cross-sectional views corresponding to FIGS. 11B, 11C, and 11D, respectively.

【0047】この第4の実施形態においては、まず、図
11に示すように、第2の実施形態と同様にして、あら
かじめ素子が形成され、表面が層間絶縁膜(いずれも図
示せず)で覆われたSi基板31上に下層Al合金配線
32を形成した後、この下層Al合金配線32を覆うよ
うに例えばSiO2 膜のような層間絶縁膜33を成膜す
る。次に、リソグラフィ工程およびエッチング工程によ
り、層間絶縁膜33に配線溝34およびパッド形成用の
孔35を形成する。次に、リソグラフィ工程およびエッ
チング工程により、配線溝34の底部に接続孔(図示せ
ず)を形成するとともに、パッド形成用の孔35の底部
の全面に複数の接続孔36をマトリックス状に形成す
る。ここで、この接続孔36は、一般的には、できるだ
け小さく、しかも数多く形成するのが望ましい。
In the fourth embodiment, first, as shown in FIG. 11, an element is formed in advance in the same manner as in the second embodiment, and the surface is formed of an interlayer insulating film (neither is shown). After the lower Al alloy wiring 32 is formed on the covered Si substrate 31, an interlayer insulating film 33 such as a SiO 2 film is formed so as to cover the lower Al alloy wiring 32. Next, a wiring groove 34 and a hole 35 for forming a pad are formed in the interlayer insulating film 33 by a lithography process and an etching process. Next, a connection hole (not shown) is formed at the bottom of the wiring groove 34 by a lithography process and an etching process, and a plurality of connection holes 36 are formed in a matrix on the entire surface of the bottom of the hole 35 for pad formation. . Here, it is generally desirable to form the connection holes 36 as small as possible and in large numbers.

【0048】次に、第2の実施形態と同様にして、図1
2に示すように、全面にTiN/Ti膜37を形成した
後、例えばCuを0.5%含んだ上層Al合金層38を
成膜する。ここで、第1の実施形態と同様に、この上層
Al合金層38の膜厚は配線溝34の幅の3倍以上に選
ぶ。具体的には、例えば、配線溝34の幅が0.4μm
であるとすると、この上層Al合金層38の膜厚はその
幅の3倍以上として1200nm以上とする。
Next, as in the second embodiment, FIG.
As shown in FIG. 2, after forming a TiN / Ti film 37 on the entire surface, an upper Al alloy layer 38 containing, for example, 0.5% of Cu is formed. Here, similarly to the first embodiment, the thickness of the upper Al alloy layer 38 is selected to be three times or more the width of the wiring groove 34. Specifically, for example, the width of the wiring groove 34 is 0.4 μm
In this case, the thickness of the upper Al alloy layer 38 is set to be at least three times the width and 1200 nm or more.

【0049】このとき、この上層Al合金層38は、第
2の実施形態と同様に、配線溝34およびその底部に形
成された接続孔(図示せず)の部分でつながり、ブリッ
ジ形状が安定して形成される。これに加えて、この第4
の実施形態においては、パッド形成用の孔35の底部の
全面に複数の接続孔36を形成しているので、この上層
Al合金層38は、幅が急激に変化する、配線溝34と
パッド形成用の孔35との接続部分においてもつなが
り、この部分にもブリッジ形状が安定して形成される。
At this time, as in the second embodiment, the upper Al alloy layer 38 is connected by the wiring groove 34 and the connection hole (not shown) formed at the bottom thereof, and the bridge shape is stabilized. Formed. In addition to this,
In this embodiment, since a plurality of connection holes 36 are formed on the entire surface of the bottom of the hole 35 for pad formation, the upper Al alloy layer 38 is formed with the wiring groove 34 and the pad formation hole, whose width changes rapidly. Also at the connection portion with the hole 35 for use, the bridge shape is formed stably also at this portion.

【0050】この後、第1の実施形態と同様にして、高
圧リフローおよびCMP法による研磨を行い、図13に
示すように、配線溝34の内部に埋め込み配線39を形
成するとともに、この埋め込み配線39の末端のパッド
40を形成する。
Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, high-pressure reflow and polishing by the CMP method are performed to form a buried wiring 39 inside the wiring groove 34 as shown in FIG. Form 39 terminal pads 40.

【0051】以上のように、この第4の実施形態によれ
ば、パッド形成用の孔34の底部の全面に接続孔36を
形成しているので、第2の実施形態と同様な利点を得る
ことができる。また、この第4の実施形態によれば、次
のような利点を得ることもできる。すなわち、デュアル
ダマシン構造を有する半導体装置においては、パッド形
成用の孔は通常、その全体が配線溝と接続孔との合計の
深さになっているのに対し、この第4の実施形態におけ
るパッド形成用の孔35は、配線溝34と同一の深さの
孔の底部に複数の接続孔36が形成されたものであり、
その体積は通常のパッド形成用の孔に比べて小さい。こ
のため、このパッド形成用の孔35に埋め込む配線材料
の体積は通常のパッド形成用の孔に比べて小さくて済む
ことから、高圧リフローを行った後の上層Al合金層3
8の表面の平坦性をより向上させることができ、その後
のCMP法による表面平坦化を支障なく行うことができ
る。
As described above, according to the fourth embodiment, since the connection hole 36 is formed on the entire surface of the bottom of the hole 34 for forming a pad, the same advantage as that of the second embodiment is obtained. be able to. Further, according to the fourth embodiment, the following advantages can be obtained. That is, in the semiconductor device having the dual damascene structure, the hole for forming the pad generally has a total depth of the wiring groove and the connection hole, whereas the pad in the fourth embodiment has the same depth. The formation hole 35 is formed by forming a plurality of connection holes 36 at the bottom of a hole having the same depth as the wiring groove 34.
Its volume is smaller than that of a normal pad forming hole. For this reason, since the volume of the wiring material to be buried in the pad forming hole 35 can be smaller than that of a normal pad forming hole, the upper Al alloy layer 3 after high-pressure reflow is performed.
The surface flatness of No. 8 can be further improved, and the subsequent surface flattening by the CMP method can be performed without any trouble.

【0052】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.

【0053】例えば、上述の第1の実施形態におけるT
iN/Ti膜6および上層Al合金層7の成膜条件、高
圧リフロー条件およびCMP法による研磨条件はあくま
でも例に過ぎず、必要に応じてこれらとは異なる条件で
成膜、高圧リフローおよび研磨を行ってもよい。
For example, T in the first embodiment described above.
The conditions for forming the iN / Ti film 6 and the upper Al alloy layer 7, the conditions for high-pressure reflow, and the conditions for polishing by the CMP method are merely examples, and film formation, high-pressure reflow, and polishing under conditions other than these are performed as necessary. May go.

【0054】また、上述の第1の実施形態においては、
デュアルダマシン構造を有する層間絶縁膜3に埋め込み
配線9を形成する場合について説明したが、この発明
は、デュアルダマシン構造を用いない通常の溝配線とし
ての埋め込み配線の形成に適用することも可能である。
In the first embodiment described above,
Although the case where the buried wiring 9 is formed in the interlayer insulating film 3 having the dual damascene structure has been described, the present invention can be applied to the formation of the buried wiring as a normal trench wiring without using the dual damascene structure. .

【0055】さらに、上述の第2、第3および第4の実
施形態においては、埋め込み配線の末端にパッドが形成
される場合について説明したが、この発明は、このパッ
ドが埋め込み配線の末端に形成される単なるパッドであ
る場合以外に、例えばこのパッドがキャパシタの電極で
あるような場合にも適用することが可能である。
Further, in the above-described second, third and fourth embodiments, the case where the pad is formed at the end of the buried wiring has been described. However, according to the present invention, this pad is formed at the end of the buried wiring. In addition to the case where the pad is merely a pad, the present invention can be applied to a case where the pad is an electrode of a capacitor.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、埋め込み配線形成用の配線材料を配線溝の幅の3倍
以上の膜厚に形成するようにしていることにより、配線
溝の部分に配線材料によるブリッジ形状を安定して形成
することができ、これによって高圧リフロー法を用いて
埋め込み配線を安定して形成することができる。
As described above, according to the present invention, the wiring material for forming the buried wiring is formed to have a film thickness three times or more the width of the wiring groove. In this way, the bridge shape can be stably formed by the wiring material, so that the embedded wiring can be stably formed by using the high-pressure reflow method.

【0057】また、この発明によれば、配線溝とパッド
形成用の孔との接続部分の近傍にダミーパターンを形成
し、あるいは、埋め込み配線の末端のパッド形成用の孔
の底部に複数の接続孔を形成するようにしていることに
より、配線溝とパッド形成用の孔との接続部分において
も配線材料によるブリッジ形状を安定して形成すること
ができ、これによって高圧リフロー法を用いて埋め込み
配線を安定して形成することができる。
According to the present invention, a dummy pattern is formed in the vicinity of the connection portion between the wiring groove and the hole for forming a pad, or a plurality of connection patterns are formed at the bottom of the hole for forming a pad at the end of the embedded wiring. By forming the holes, it is possible to stably form the bridge shape by the wiring material even at the connection portion between the wiring groove and the hole for forming the pad. Can be formed stably.

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

【図1】この発明の第1の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 1 is a sectional view for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】この発明の第1の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図3】この発明の第1の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図4】この発明の第1の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図5】この発明の第2の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための平面図および断面図である。
5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第2の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention;

【図7】この発明の第2の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 7 is a sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention;

【図8】この発明の第3の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための平面図および断面図である。
8A and 8B are a plan view and a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図9】この発明の第3の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図10】この発明の第3の実施形態による半導体装置
の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図11】この発明の第4の実施形態による半導体装置
の製造方法を説明するための平面図および断面図であ
る。
FIGS. 11A and 11B are a plan view and a sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment; FIGS.

【図12】この発明の第4の実施形態による半導体装置
の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 12 is a sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention;

【図13】この発明の第4の実施形態による半導体装置
の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図14】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a conventional semiconductor device having a dual damascene structure.

【図15】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a conventional semiconductor device having a dual damascene structure.

【図16】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a semiconductor device having a conventional dual damascene structure.

【図17】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a conventional semiconductor device having a dual damascene structure.

【図18】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a conventional semiconductor device having a dual damascene structure.

【図19】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a conventional semiconductor device having a dual damascene structure.

【図20】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a conventional semiconductor device having a dual damascene structure.

【図21】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a conventional semiconductor device having a dual damascene structure.

【図22】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法の問題点を説明するための断面図であ
る。
FIG. 22 is a cross-sectional view for describing a problem of a conventional method of manufacturing a semiconductor device having a dual damascene structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、32・・・下層Al合金配線、3、12、22、3
3・・・層間絶縁膜、4、36・・・接続孔、5、1
3、23、34・・・配線溝、6、16、27、37・
・・TiN/Ti膜、9、18、29、39・・・埋め
込み配線、15、26・・・ダミーパターン、14、2
4、35・・・パッド形成用の孔
2, 32 ... lower layer Al alloy wiring, 3, 12, 22, 3
3 ... interlayer insulating film, 4, 36 ... connection hole, 5, 1
3, 23, 34 ... wiring groove, 6, 16, 27, 37
..TiN / Ti film, 9, 18, 29, 39 ... embedded wiring, 15, 26 ... dummy pattern, 14, 2
4, 35 ... holes for pad formation

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高圧リフロー法を用いて埋め込み配線を
形成するようにした半導体装置の製造方法において、 上記埋め込み配線形成用の配線材料を配線幅の3倍以上
の膜厚に成膜するようにしたことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device in which a buried wiring is formed by using a high-pressure reflow method, wherein the wiring material for forming the buried wiring is formed into a film having a thickness of at least three times the wiring width. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 上記配線材料を上記配線幅の3倍以上
4.5倍以下の膜厚に成膜するようにしたことを特徴と
する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said wiring material is formed in a film thickness not less than 3 times and not more than 4.5 times said wiring width.
【請求項3】 上記配線材料はアルミニウム、銅、銀、
金またはそれらの合金であることを特徴とする請求項1
記載の半導体装置の製造方法。
3. The wiring material is aluminum, copper, silver,
2. The method according to claim 1, wherein the material is gold or an alloy thereof.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項4】 高圧リフロー法を用いて埋め込み配線を
形成するようにした半導体装置の製造方法において、 上記埋め込み配線形成用の配線溝と上記埋め込み配線の
末端のパッド形成用の孔との接続部分またはその近傍に
ダミーパターンを形成するようにしたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
4. A method for manufacturing a semiconductor device in which a buried wiring is formed by using a high-pressure reflow method, wherein a connection portion between the wiring groove for forming the buried wiring and a hole for forming a pad at the end of the buried wiring. Or a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a dummy pattern is formed in the vicinity thereof.
【請求項5】 上記ダミーパターンは上記パッド形成用
の孔の深さとほぼ同一の高さを有することを特徴とする
請求項4記載の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein said dummy pattern has a height substantially equal to a depth of said hole for forming said pad.
【請求項6】 上記配線材料はアルミニウム、銅、銀、
金またはそれらの合金であることを特徴とする請求項4
記載の半導体装置の製造方法。
6. The wiring material is aluminum, copper, silver,
5. The method according to claim 4, wherein the material is gold or an alloy thereof.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項7】 高圧リフロー法を用いて埋め込み配線を
形成するようにした半導体装置の製造方法において、 上記埋め込み配線の末端のパッド形成用の孔の底部に複
数の接続孔を形成するようにしたことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
7. A method of manufacturing a semiconductor device in which an embedded wiring is formed by using a high-pressure reflow method, wherein a plurality of connection holes are formed at the bottom of a hole for forming a pad at an end of the embedded wiring. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項8】 上記埋め込み配線形成用の配線溝の底部
に形成される接続孔とほぼ同一の深さに上記複数の接続
孔を形成するようにしたことを特徴とする請求項7記載
の半導体装置の製造方法。
8. The semiconductor according to claim 7, wherein the plurality of connection holes are formed at substantially the same depth as the connection holes formed at the bottom of the wiring groove for forming the buried wiring. Device manufacturing method.
【請求項9】 上記パッド形成用の孔の底部の全面に上
記複数の接続孔を形成するようにしたことを特徴とする
請求項7記載の半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein said plurality of connection holes are formed on the entire bottom surface of said pad formation hole.
【請求項10】 上記配線材料はアルミニウム、銅、
銀、金またはそれらの合金であることを特徴とする請求
項7記載の半導体装置の製造方法。
10. The wiring material is aluminum, copper,
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the method is silver, gold, or an alloy thereof.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6001733A (en) * 1998-06-26 1999-12-14 United Microelectronics Corp. Method of forming a dual damascene with dummy metal lines
KR20000017361A (en) * 1998-08-18 2000-03-25 칼 하인쯔 호르닝어 Method for producing semiconductor-insulator layer and semiconductor component having the semiconductor-insulator layer
JP2000332016A (en) * 1999-05-19 2000-11-30 Nec Corp Semiconductor device and semiconductor manufacturing method
JP2001351920A (en) * 2000-06-07 2001-12-21 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6909188B2 (en) 2002-10-24 2005-06-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2011238951A (en) * 2011-07-08 2011-11-24 Renesas Electronics Corp Semiconductor device and method of manufacturing same
US9773699B2 (en) 2015-04-02 2017-09-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming wiring structures including a plurality of metal layers

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6001733A (en) * 1998-06-26 1999-12-14 United Microelectronics Corp. Method of forming a dual damascene with dummy metal lines
KR20000017361A (en) * 1998-08-18 2000-03-25 칼 하인쯔 호르닝어 Method for producing semiconductor-insulator layer and semiconductor component having the semiconductor-insulator layer
JP2000332016A (en) * 1999-05-19 2000-11-30 Nec Corp Semiconductor device and semiconductor manufacturing method
JP2001351920A (en) * 2000-06-07 2001-12-21 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6909188B2 (en) 2002-10-24 2005-06-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2011238951A (en) * 2011-07-08 2011-11-24 Renesas Electronics Corp Semiconductor device and method of manufacturing same
US9773699B2 (en) 2015-04-02 2017-09-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming wiring structures including a plurality of metal layers

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