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JP2013153099A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2013153099A JP2012013872A JP2012013872A JP2013153099A JP 2013153099 A JP2013153099 A JP 2013153099A JP 2012013872 A JP2012013872 A JP 2012013872A JP 2012013872 A JP2012013872 A JP 2012013872A JP 2013153099 A JP2013153099 A JP 2013153099A
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Abstract

【課題】信頼性やスループットの低下等を招くことなく製造し得る半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板10の一方の主面上に、第1の導電層44を形成する工程と、第1の導電層の表層部を酸化することにより、酸化物パターン50を形成する工程と、酸化物パターンに対する研磨速度より速い研磨速度で第1の導電層を研磨することにより、酸化物パターンが存在していた領域に前記第1の導電層の導電パターン44aを形成する工程とを有している。
【選択図】図12
A method for manufacturing a semiconductor device is provided that can be manufactured without reducing reliability, throughput, or the like.
A step of forming a first conductive layer on one main surface of a semiconductor substrate; and a step of forming an oxide pattern by oxidizing a surface layer portion of the first conductive layer. And polishing the first conductive layer at a polishing rate faster than the polishing rate for the oxide pattern, thereby forming the conductive pattern 44a of the first conductive layer in the region where the oxide pattern was present. doing.
[Selection] Figure 12

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

近時、基板を貫通するビア(貫通ビア)を形成し、かかる貫通ビアを介して信号の授受や電力の供給を行う技術が提案されている。   Recently, a technique has been proposed in which vias that penetrate through a substrate (through vias) are formed and signals are transmitted and electric power is supplied through the through vias.

なお、シリコン基板に貫通ビアを形成する技術は、TSV(Through Silicon Via)プロセスと称されている。   The technique for forming a through via in a silicon substrate is called a TSV (Through Silicon Via) process.

貫通ビアが形成された半導体チップ同士を接合すれば、ボンディングワイヤを用いた場合と比較して、信号の授受を高速化することができ、電力ロスを軽減することが可能となる。また、省スペース化を図ることができ、電子デバイスの小型化に寄与することができる。   When semiconductor chips with through vias are bonded to each other, signal transmission / reception can be speeded up and power loss can be reduced as compared with the case where bonding wires are used. Moreover, space saving can be achieved and it can contribute to size reduction of an electronic device.

特開2005−191034号公報JP 2005-191034 A

しかしながら、提案されている技術では、信頼性やスループットの低下等を招いてしまう場合があった。   However, the proposed technique may cause a decrease in reliability, throughput, and the like.

本発明の目的は、信頼性やスループットの低下等を招くことなく製造し得る半導体装置の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can be manufactured without degrading reliability, throughput, or the like.

実施形態の一観点によれば、半導体基板の一方の主面上に、第1の導電層を形成する工程と、前記第1の導電層の表層部を酸化することにより、酸化物パターンを形成する工程と、前記酸化物パターンに対する研磨速度より速い研磨速度で前記第1の導電層を研磨することにより、前記酸化物パターンが存在していた領域に前記第1の導電層の導電パターンを形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。   According to one aspect of the embodiment, a step of forming a first conductive layer on one main surface of a semiconductor substrate, and an oxide pattern is formed by oxidizing a surface layer portion of the first conductive layer And polishing the first conductive layer at a polishing rate faster than the polishing rate for the oxide pattern, thereby forming a conductive pattern of the first conductive layer in a region where the oxide pattern was present There is provided a method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising the steps of:

開示の半導体装置の製造方法によれば、第1の導電層の表層部を酸化することにより、第1の導電層より研磨速度が遅い酸化物パターンを形成し、この後、第1の導電層を研磨する。このため、酸化物パターンが形成されていた領域に、第1の導電層により形成された導電パターンを形成することができる。そして、このように形成された導電パターンをシード層として用いて、開口部内の第1の導電層上に電気めっき法により第2の導電層を形成することができる。このため、開口部内に第2の導電層を電気めっき法により比較的短い時間で形成することが可能である。また、半導体基板上の全面に厚い第2の導電層が形成されるわけではないため、大きなストレスが生じるのを防止することができる。このため、めっき膜等の剥がれや、半導体ウェハの反りや、クラック等が生じるのを防止することができ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。また、開口部内を除く領域の第2の導電層を研磨する際に、全面に形成された厚い第2の導電層を研磨するわけではないため、比較的高いスループットで第2の導電層を研磨することができる。従って、信頼性やスループットを低下させることなく、半導体装置を低コストで提供することが可能となる。   According to the disclosed method for manufacturing a semiconductor device, an oxide pattern having a slower polishing rate than the first conductive layer is formed by oxidizing the surface layer portion of the first conductive layer, and then the first conductive layer is formed. To polish. For this reason, the conductive pattern formed of the first conductive layer can be formed in the region where the oxide pattern has been formed. Then, the second conductive layer can be formed by electroplating on the first conductive layer in the opening using the conductive pattern thus formed as a seed layer. Therefore, the second conductive layer can be formed in the opening in a relatively short time by electroplating. Further, since the thick second conductive layer is not formed on the entire surface of the semiconductor substrate, it is possible to prevent a large stress from occurring. For this reason, it is possible to prevent peeling of the plating film, warpage of the semiconductor wafer, cracks, and the like, and a highly reliable semiconductor device can be provided. In addition, when the second conductive layer in the region other than the inside of the opening is polished, the thick second conductive layer formed on the entire surface is not polished, so the second conductive layer is polished with a relatively high throughput. can do. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device at low cost without reducing reliability and throughput.

図1は、TSVプロセスの概要を示す工程断面図である。FIG. 1 is a process sectional view showing an outline of the TSV process. 図2は、半導体ウェハに形成される通電用パターンのレイアウトの例を示す平面図(その1)である。FIG. 2 is a plan view (part 1) showing an example of a layout of energization patterns formed on a semiconductor wafer. 図3は、半導体ウェハに形成される通電用パターンのレイアウトの例を示す平面図(その2)である。FIG. 3 is a plan view (part 2) showing an example of a layout of energization patterns formed on a semiconductor wafer. 図4は、半導体ウェハに形成される通電用パターンのレイアウトの例を示す平面図(その3)である。FIG. 4 is a plan view (No. 3) showing an example of a layout of energization patterns formed on the semiconductor wafer. 図5は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。FIG. 5 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図6は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。FIG. 6 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図7は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。FIG. 7 is a process cross-sectional view (part 3) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図8は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その4)である。FIG. 8 is a process cross-sectional view (part 4) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図9は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その5)である。FIG. 9 is a process cross-sectional view (part 5) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図10は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その6)である。FIG. 10 is a process cross-sectional view (No. 6) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図11は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その7)である。FIG. 11 is a process cross-sectional view (No. 7) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図12は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その8)である。FIG. 12 is a process cross-sectional view (No. 8) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図13は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その9)である。FIG. 13 is a process cross-sectional view (No. 9) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図14は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その10)である。FIG. 14 is a process cross-sectional view (No. 10) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図15は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その11)である。FIG. 15 is a process cross-sectional view (No. 11) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図16は、電気めっき装置を示す概略図である。FIG. 16 is a schematic view showing an electroplating apparatus. 図17は、電気めっき装置の一部を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a part of the electroplating apparatus. 図18は、半導体ウェハに形成される通電用パターンのレイアウトの変形例を示す平面図である。FIG. 18 is a plan view showing a modified example of the layout of the energization pattern formed on the semiconductor wafer. 図19は、第2実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。FIG. 19 is a process sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment. 図20は、第3実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。FIG. 20 is a process sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment. 図21は、第4実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。FIG. 21 is a process sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment. 図22は、第5実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。FIG. 22 is a process sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment. 図23は、第6実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。FIG. 23 is a process sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment. 図24は、第7実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。FIG. 24 is a process cross-sectional view illustrating the semiconductor device manufacturing method according to the seventh embodiment. 図25は、参考例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。FIG. 25 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the reference example. 図26は、参考例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。FIG. 26 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the reference example; 図27は、参考例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。FIG. 27 is a process cross-sectional view (part 3) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the reference example; 図28は、電気めっき法によるめっき膜の形成過程を示す概略図である。FIG. 28 is a schematic view showing a process of forming a plating film by electroplating.

参考例による半導体装置の製造方法について図25乃至図27を用いて説明する。図25乃至図27は、参考例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図25乃至図27における紙面左側はトランジスタが形成される領域202を示しており、トランジスタが形成される領域202の紙面右側は、貫通ビアが形成される領域204を示している。貫通ビアが形成される領域204の紙面右側は、シリコンウェハの周縁部の領域208を示している。   A method for manufacturing a semiconductor device according to a reference example will be described with reference to FIGS. 25 to 27 are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a reference example. The left side of the paper in FIGS. 25 to 27 shows the region 202 where the transistor is formed, and the right side of the paper 202 of the region 202 where the transistor is formed shows the region 204 where the through via is formed. The right side of the region 204 where the through via is formed shows a region 208 at the peripheral edge of the silicon wafer.

まず、素子領域を画定する素子分離領域212を、シリコン基板(シリコンウェハ)210に形成する。次に、ゲート電極214とソース/ドレイン領域216とを有するトランジスタ218を素子領域に形成する。次に、全面に、層間絶縁膜220を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ソース/ドレイン領域216に達するコンタクトホール222を層間絶縁膜220に形成する。次に、コンタクトホール222内に導体プラグ224を埋め込む。次に、全面に、シリコンカーバイト(SiC)膜226を形成する。次に、全面に、層間絶縁膜228を形成する(図25(a)参照)。   First, an element isolation region 212 that defines an element region is formed on a silicon substrate (silicon wafer) 210. Next, a transistor 218 having a gate electrode 214 and source / drain regions 216 is formed in the element region. Next, an interlayer insulating film 220 is formed on the entire surface. Next, contact holes 222 reaching the source / drain regions 216 are formed in the interlayer insulating film 220 by using a photolithography technique. Next, a conductor plug 224 is embedded in the contact hole 222. Next, a silicon carbide (SiC) film 226 is formed on the entire surface. Next, an interlayer insulating film 228 is formed on the entire surface (see FIG. 25A).

次に、全面に、フォトレジスト膜230を形成する。この後、貫通ビア264(図27(a)参照)が埋め込まれる箇所に開口部234(図25(c)参照)を形成するための開口部232を、フォトレジスト膜230に形成する(図25(b)参照)。   Next, a photoresist film 230 is formed on the entire surface. Thereafter, an opening 232 for forming an opening 234 (see FIG. 25C) is formed in the photoresist film 230 at a position where the through via 264 (see FIG. 27A) is embedded (FIG. 25). (See (b)).

次に、フォトレジスト膜230を用いて層間絶縁膜228及びSiC膜226をエッチングする。これにより、SiCのハードマスク226が形成される。   Next, the interlayer insulating film 228 and the SiC film 226 are etched using the photoresist film 230. As a result, a SiC hard mask 226 is formed.

次に、フォトレジスト膜230及びハードマスク226をマスクとして、層間絶縁膜220及び半導体基板210をドライエッチングする。これにより、貫通ビア264を埋め込むための開口部234が半導体基板210に形成される(図25(c)参照)。開口部234の径は、例えば5μm程度とする。開口部234の深さは、例えば50μm程度とする。   Next, the interlayer insulating film 220 and the semiconductor substrate 210 are dry-etched using the photoresist film 230 and the hard mask 226 as a mask. As a result, an opening 234 for embedding the through via 264 is formed in the semiconductor substrate 210 (see FIG. 25C). The diameter of the opening 234 is, for example, about 5 μm. The depth of the opening 234 is, for example, about 50 μm.

次に、全面に、絶縁膜236を形成する(図26(a)参照)。   Next, an insulating film 236 is formed on the entire surface (see FIG. 26A).

次に、全面に、PVD(Physical Vapor Deposition、物理気相成長)法により、バリアメタル膜238を形成する。次に、全面に、PVD法により、Cuのシード層240を形成する(図26(b)参照)。   Next, a barrier metal film 238 is formed on the entire surface by PVD (Physical Vapor Deposition). Next, a Cu seed layer 240 is formed on the entire surface by PVD (see FIG. 26B).

次に、全面に、電気めっき法(電解めっき法)により、Cuのめっき膜242を形成する(図26(c)参照)。   Next, a Cu plating film 242 is formed on the entire surface by electroplating (electrolytic plating) (see FIG. 26C).

図28は、電気めっき法によるめっき膜の形成過程を示す概略図である。   FIG. 28 is a schematic view showing a process of forming a plating film by electroplating.

図28(a)は、シリコンウェハ210を電気めっき装置のクランプ(図示せず)により支持した状態を示している。   FIG. 28A shows a state in which the silicon wafer 210 is supported by a clamp (not shown) of an electroplating apparatus.

図28(b)は、めっき液211に浸漬した状態を示している。   FIG. 28B shows a state immersed in the plating solution 211.

図28(c)は、シード層240の表面にめっき膜242が成長している過程を示している。   FIG. 28C shows a process in which the plating film 242 is grown on the surface of the seed layer 240.

図28(d)は、めっき膜242により開口部234内が埋め込まれた状態を示している。開口部234以外の領域にも、例えば5μm以上のめっき膜242が形成された状態となる。   FIG. 28D shows a state where the inside of the opening 234 is filled with the plating film 242. In a region other than the opening 234, for example, a plated film 242 of 5 μm or more is formed.

次に、CMP(Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨)法により、めっき膜242、シード層240及びバリアメタル膜238を研磨することにより、開口部234内に貫通ビア264を埋め込む(図27(a)参照)。   Next, by polishing the plating film 242, the seed layer 240, and the barrier metal film 238 by CMP (Chemical Mechanical Polishing), the through via 264 is embedded in the opening 234 (FIG. 27 ( a)).

次に、多層配線構造302を形成する(図27(b)参照)。   Next, a multilayer wiring structure 302 is formed (see FIG. 27B).

次に、多層配線構造302が形成された半導体基板210の上面側を支持体(図示せず)により支持し、半導体基板210の下面側(背面側)を研削する。これにより、半導体基板210を貫通するビア264が得られることとなる。   Next, the upper surface side of the semiconductor substrate 210 on which the multilayer wiring structure 302 is formed is supported by a support (not shown), and the lower surface side (back surface side) of the semiconductor substrate 210 is ground. As a result, a via 264 penetrating the semiconductor substrate 210 is obtained.

こうして、参考例による半導体装置が製造される(図27(c)参照)。   Thus, the semiconductor device according to the reference example is manufactured (see FIG. 27C).

参考例による半導体装置の製造方法では、深い開口部234を埋め込むようにめっき膜242を形成するため、めっき膜242を形成するのに非常に長い時間を要してしまう。また、シリコンウェハ210上の全面に厚いめっき膜242が形成されるため、大きなストレスが生じ、めっき膜242等の剥がれやシリコンウェハ210の反り等が生じてしまう場合がある。また、シリコンウェハ210上の全面に形成した厚いめっき膜242をCMP法により研磨するため、高いスループットが得られず、ひいては、高コスト化を招いてしまう。   In the semiconductor device manufacturing method according to the reference example, since the plating film 242 is formed so as to fill the deep opening 234, it takes a very long time to form the plating film 242. Further, since the thick plating film 242 is formed on the entire surface of the silicon wafer 210, a large stress is generated, and the plating film 242 or the like may be peeled off or the silicon wafer 210 may be warped. Further, since the thick plating film 242 formed on the entire surface of the silicon wafer 210 is polished by the CMP method, a high throughput cannot be obtained, which leads to an increase in cost.

[第1実施形態]
第1実施形態による半導体装置の製造方法は、半導体基板を貫通するビアを半導体基板に埋め込むものである。上述したように、シリコン基板を貫通するビアを形成する技術は、TSVプロセスと称されている。本実施形態による半導体装置の製造方法について説明するのに先立って、TSVプロセスの概要について説明する。図1は、TSVプロセスの概要を示す工程断面図である。なお、ここでは、TSVプロセスの主要な工程等について説明し、細部についての説明は省略することとする。
[First Embodiment]
The semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment embeds a via penetrating the semiconductor substrate in the semiconductor substrate. As described above, a technique for forming a via penetrating a silicon substrate is called a TSV process. Prior to describing the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, an outline of the TSV process will be described. FIG. 1 is a process sectional view showing an outline of the TSV process. Here, the main steps and the like of the TSV process will be described, and detailed description will be omitted.

まず、シリコンウェハ(シリコン基板)10を用意する(図1(a)参照)。   First, a silicon wafer (silicon substrate) 10 is prepared (see FIG. 1A).

次に、シリコン基板10に、トランジスタ18等を形成する。この後、シリコン基板10上に層間絶縁膜20を形成する。この後、トランジスタ18のソース/ドレイン(図示せず)に接続される導体プラグ24を層間絶縁膜20に埋め込む(図1(b)参照)。   Next, the transistor 18 and the like are formed on the silicon substrate 10. Thereafter, an interlayer insulating film 20 is formed on the silicon substrate 10. Thereafter, a conductor plug 24 connected to the source / drain (not shown) of the transistor 18 is embedded in the interlayer insulating film 20 (see FIG. 1B).

次に、貫通ビア64を埋め込むための開口部34をシリコン基板10に形成する。この後、電気めっき法により、開口部34内にCuのビア64を埋め込む(図2(c)参照)。   Next, an opening 34 for embedding the through via 64 is formed in the silicon substrate 10. Thereafter, a Cu via 64 is embedded in the opening 34 by electroplating (see FIG. 2C).

次に、シリコン基板10上に多層配線構造102を形成する。   Next, the multilayer wiring structure 102 is formed on the silicon substrate 10.

次に、多層配線構造102が形成されたシリコン基板10の上面側を支持体104により支持した状態で、シリコン基板10の下面側(背面側)を研削することにより、ビア64の下端を露出させる。これにより、シリコン基板10を貫通するビア(貫通ビア、貫通電極)64が得られることとなる。   Next, in a state where the upper surface side of the silicon substrate 10 on which the multilayer wiring structure 102 is formed is supported by the support body 104, the lower surface side (back surface side) of the silicon substrate 10 is ground to expose the lower end of the via 64. . As a result, vias (through vias, through electrodes) 64 penetrating the silicon substrate 10 are obtained.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法について図2乃至図17を用いて説明する。   Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the first embodiment will be explained with reference to FIGS.

図2は、半導体ウェハに形成される通電用パターンのレイアウトの例を示す平面図(その1)である。図2は、本実施形態による半導体装置を製造する際の途中段階を示したものであり、具体的には、通電用パターン44aが形成された段階を示している。   FIG. 2 is a plan view (part 1) showing an example of a layout of energization patterns formed on a semiconductor wafer. FIG. 2 shows an intermediate stage when the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured, and specifically shows a stage where the energization pattern 44a is formed.

図2に示すように、半導体ウェハ10には、複数のチップ領域(半導体チップ領域)11がマトリクス状に形成される。   As shown in FIG. 2, a plurality of chip regions (semiconductor chip regions) 11 are formed in a matrix on the semiconductor wafer 10.

チップ領域11とチップ領域11との間の領域は、ダイシングを行うためのスクライブライン領域52となる。   A region between the chip region 11 and the chip region 11 becomes a scribe line region 52 for performing dicing.

図3は、半導体ウェハに形成される通電用パターンのレイアウトの例を示す平面図(その2)である。図3は、図2において破線で囲んだ部分を拡大して示したものである。   FIG. 3 is a plan view (part 2) showing an example of a layout of energization patterns formed on a semiconductor wafer. FIG. 3 is an enlarged view of a portion surrounded by a broken line in FIG.

図4は、半導体ウェハに形成される通電用パターンのレイアウトの例を示す平面図(その3)である。図4は、図3において破線で囲んだ部分を拡大して示したものである。   FIG. 4 is a plan view (No. 3) showing an example of a layout of energization patterns formed on the semiconductor wafer. FIG. 4 is an enlarged view of a portion surrounded by a broken line in FIG.

図2乃至図4に示すように、半導体ウェハ10の周縁部、スクライブライン領域52、及び、チップ領域11内には、導電パターン(通電用パターン)44aが形成される。通電用パターン44aは、電気めっき法によりめっき膜(導電層)62を形成する際に、シード層として機能するものである。半導体ウェハ10の周縁部に形成される導電パターン44aと、スクライブライン領域52に形成される導電パターン44aと、チップ領域11内に形成される導電パターン44aとは、一体的に形成されている。チップ領域11内においては、導電パターン44aは、貫通ビアが形成される箇所13のパターンを互いに接続するように形成される。従って、貫通ビアが形成される箇所13の導電パターン44aと、半導体ウェハ10の周縁部の導電パターン44aとは、電気的に接続された状態となっている。   As shown in FIGS. 2 to 4, a conductive pattern (energization pattern) 44 a is formed in the peripheral portion of the semiconductor wafer 10, the scribe line region 52, and the chip region 11. The energization pattern 44a functions as a seed layer when the plating film (conductive layer) 62 is formed by electroplating. The conductive pattern 44a formed on the peripheral edge of the semiconductor wafer 10, the conductive pattern 44a formed in the scribe line region 52, and the conductive pattern 44a formed in the chip region 11 are integrally formed. In the chip region 11, the conductive pattern 44 a is formed so as to connect the patterns of the places 13 where the through vias are formed. Therefore, the conductive pattern 44a in the portion 13 where the through via is formed and the conductive pattern 44a in the peripheral portion of the semiconductor wafer 10 are in an electrically connected state.

図5乃至図15は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図5乃至図15における紙面左側はトランジスタが形成される領域2を示しており、図3におけるA−A′線断面に対応している。トランジスタが形成される領域2の紙面右側は、貫通ビアが形成される領域4を示しており、図4におけるB−B′線断面に対応している。貫通ビアが形成される領域4の紙面右側は、通電用パターンが形成される領域6を示しており、図4におけるC−C′断面に対応している。通電用パターンが形成される領域6の紙面右側は、半導体ウェハの周縁部の領域8を示しており、図2におけるD−D′線断面に対応している。   5 to 15 are process cross-sectional views illustrating the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment. The left side of the drawing in FIGS. 5 to 15 shows a region 2 where a transistor is formed, and corresponds to a cross section taken along line AA ′ in FIG. The right side of the region 2 where the transistor is formed shows the region 4 where the through via is formed, and corresponds to the cross section taken along the line BB 'in FIG. The right side of the region 4 where the through via is formed shows the region 6 where the energization pattern is formed, and corresponds to the section CC 'in FIG. The right side of the region 6 where the energization pattern is formed on the paper surface shows the region 8 at the peripheral edge of the semiconductor wafer, and corresponds to the cross section along the line DD 'in FIG.

まず、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法により、素子領域を画定する素子分離領域12を、半導体基板(半導体ウェハ)10に形成する(図5(a)参照)。半導体基板10としては、例えばシリコン基板が用いられる。素子分離領域12の材料としては、例えばシリコン酸化膜が用いられる。   First, an element isolation region 12 that defines an element region is formed on a semiconductor substrate (semiconductor wafer) 10 by, for example, STI (Shallow Trench Isolation) (see FIG. 5A). For example, a silicon substrate is used as the semiconductor substrate 10. As a material of the element isolation region 12, for example, a silicon oxide film is used.

次に、通常のトランジスタの形成方法により、ゲート電極14とソース/ドレイン領域16とを有するトランジスタ18を素子領域に形成する。   Next, a transistor 18 having a gate electrode 14 and a source / drain region 16 is formed in the element region by a normal transistor formation method.

こうして、トランジスタが形成される領域2に、トランジスタ18が形成されることとなる。   Thus, the transistor 18 is formed in the region 2 where the transistor is formed.

次に、全面に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積)法により、例えば膜厚230nm程度のシリコン酸化膜の層間絶縁膜20を形成する。   Next, a silicon oxide interlayer insulating film 20 having a thickness of, for example, about 230 nm is formed on the entire surface by, eg, CVD (Chemical Vapor Deposition).

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ソース/ドレイン領域16に達するコンタクトホール22を層間絶縁膜20に形成する。   Next, contact holes 22 reaching the source / drain regions 16 are formed in the interlayer insulating film 20 by using a photolithography technique.

次に、全面に、例えばPVD法により、例えば、膜厚7nm程度のチタン(Ti)膜と、膜厚7nm程度のチタン窒化膜(TiN)膜とを順次形成することにより、バリアメタル膜(図示せず)を形成する。   Next, for example, a titanium (Ti) film having a thickness of about 7 nm and a titanium nitride film (TiN) film having a thickness of about 7 nm are sequentially formed on the entire surface by, for example, the PVD method. (Not shown).

次に、全面に、例えばCVD法により、例えば膜厚200nm程度のタングステン(W)膜を形成する。   Next, a tungsten (W) film having a thickness of, for example, about 200 nm is formed on the entire surface by, eg, CVD.

次に、例えばCMP法により、層間絶縁膜20の表面が露出するまでタングステン膜及びバリアメタル膜を研磨する。こうして、タングステンの導体プラグ24がコンタクトホール22内に埋め込まれる(図5(b)参照)。   Next, the tungsten film and the barrier metal film are polished by CMP, for example, until the surface of the interlayer insulating film 20 is exposed. In this way, the tungsten conductor plug 24 is buried in the contact hole 22 (see FIG. 5B).

次に、全面に、例えばCVD法により、例えば、膜厚100nm程度のシリコンカーバイト(炭化シリコン、SiC)膜26を形成する(図6(a)参照)。SiC膜26は、後工程において、ハードマスクや研磨ストッパ等として機能するものである。   Next, a silicon carbide (silicon carbide, SiC) film 26 having a thickness of, eg, about 100 nm is formed on the entire surface by, eg, CVD (see FIG. 6A). The SiC film 26 functions as a hard mask, a polishing stopper or the like in a later process.

次に、全面に、例えばCVD法により、例えば膜厚200nm程度のシリコン酸化膜の層間絶縁膜28を形成する(図6(b)参照)。   Next, an interlayer insulating film 28 of, eg, a silicon oxide film with a thickness of about 200 nm is formed on the entire surface by, eg, CVD (see FIG. 6B).

次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚3μm程度のフォトレジスト膜30を形成する。   Next, a photoresist film 30 of, eg, a thickness of about 3 μm is formed on the entire surface by, eg, spin coating.

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜30をパターニングする。これにより、貫通ビア64(図13(b)参照)が埋め込まれる箇所13(図3及び図4参照)に開口部34(図7(b)参照)を形成するための開口部32が、フォトレジスト膜30に形成される(図7(a)参照)。   Next, the photoresist film 30 is patterned using a photolithography technique. As a result, the opening 32 for forming the opening 34 (see FIG. 7B) in the portion 13 (see FIGS. 3 and 4) in which the through via 64 (see FIG. 13B) is embedded is a photo. It is formed on the resist film 30 (see FIG. 7A).

次に、フォトレジスト膜30を用いて層間絶縁膜28及びSiC膜26をエッチングする。これにより、SiCのハードマスク26が形成される。   Next, the interlayer insulating film 28 and the SiC film 26 are etched using the photoresist film 30. Thereby, a SiC hard mask 26 is formed.

次に、フォトレジスト膜30及びハードマスク26をマスクとして、層間絶縁膜20及び半導体基板10をドライエッチングする。これにより、ビア64を埋め込むための開口部34が半導体基板10に形成される(図7(b)参照)。開口部34の径は、例えば1μm〜20μm程度とする。ここでは、開口部34の径を、例えば5μm程度とする。開口部34の深さは、例えば50〜200μm程度とする。ここでは、開口部34の深さを50μm程度とする。   Next, the interlayer insulating film 20 and the semiconductor substrate 10 are dry-etched using the photoresist film 30 and the hard mask 26 as a mask. Thereby, the opening 34 for embedding the via 64 is formed in the semiconductor substrate 10 (see FIG. 7B). The diameter of the opening 34 is, for example, about 1 μm to 20 μm. Here, the diameter of the opening 34 is, for example, about 5 μm. The depth of the opening 34 is, for example, about 50 to 200 μm. Here, the depth of the opening 34 is about 50 μm.

次に、全面に、例えばCVD法により、例えば膜厚200nm程度のシリコン酸化膜の絶縁膜36を形成する(図8(a)参照)。絶縁膜36は、開口部34の内側にも形成される。絶縁膜36は、後工程において開口部34内に埋め込まれるビア64(図13(b)参照)と半導体基板10との間の絶縁性を確保するためのものである。   Next, an insulating film 36 of, eg, a silicon oxide film with a film thickness of, eg, about 200 nm is formed on the entire surface by, eg, CVD (see FIG. 8A). The insulating film 36 is also formed inside the opening 34. The insulating film 36 is for ensuring insulation between the via 64 (see FIG. 13B) embedded in the opening 34 in a later step and the semiconductor substrate 10.

次に、全面に、例えばPVD法により、例えば膜厚250nm程度のタンタル系化合物(Ta系化合物)のバリアメタル膜38を形成する。バリアメタル膜38は、絶縁膜36が形成された開口部34の内側にも形成される(図8(b)参照)。   Next, a barrier metal film 38 of, for example, a tantalum compound (Ta compound) having a film thickness of about 250 nm is formed on the entire surface by, eg, PVD. The barrier metal film 38 is also formed inside the opening 34 in which the insulating film 36 is formed (see FIG. 8B).

なお、バリアメタル膜38の材料は、タンタル系化合物に限定されるものではない。例えば、バリアメタル膜38の材料として、Ti系化合物等を用いてもよい。   The material of the barrier metal film 38 is not limited to tantalum compounds. For example, a Ti compound or the like may be used as the material of the barrier metal film 38.

また、水分や異物等を除去すべく、バリアメタル膜38を形成する前に、還元性ガスの雰囲気中で熱処理を行うようにしてもよい。かかる還元性ガスとしては、例えばHガスやNHガス等を用いる。熱処理温度は、例えば150〜350℃程度とする。熱処理時間は、例えば1〜5分程度とする。 Further, heat treatment may be performed in an atmosphere of a reducing gas before the barrier metal film 38 is formed in order to remove moisture, foreign matter, and the like. For example, H 2 gas or NH 3 gas is used as the reducing gas. The heat treatment temperature is, for example, about 150 to 350 ° C. The heat treatment time is, for example, about 1 to 5 minutes.

また、熱処理を行う代わりに、Arイオン等を用いたエッチング等により異物等を除去するようにしてもよい。   Further, instead of performing the heat treatment, foreign matter or the like may be removed by etching using Ar ions or the like.

次に、全面に、例えばPVD法により、例えば膜厚500〜800nm程度のCu膜(シード層)40を形成する(図9(a)参照)。   Next, a Cu film (seed layer) 40 having a thickness of, for example, about 500 to 800 nm is formed on the entire surface by, eg, PVD (see FIG. 9A).

次に、全面に、例えば電気めっき法(電解めっき法)により、膜厚500nmのCuのめっき膜42を形成する(図9(b)参照)。こうして、PVD法により形成されたCu膜40と、電気めっき法により形成されたCuのめっき膜42とにより、厚さ1μm〜1.3μm程度のCuの導電層44が形成されることとなる。   Next, a Cu plating film 42 having a film thickness of 500 nm is formed on the entire surface by, eg, electroplating (electrolytic plating) (see FIG. 9B). Thus, the Cu conductive layer 44 having a thickness of about 1 μm to 1.3 μm is formed by the Cu film 40 formed by the PVD method and the Cu plating film 42 formed by the electroplating method.

なお、電気めっき法によりめっき膜42を形成する際には、図16及び図17に示すような電気めっき装置が用いられるが、図16及び図17については、めっき膜62を形成する工程について説明する際に、詳述することとする。   When forming the plating film 42 by the electroplating method, an electroplating apparatus as shown in FIGS. 16 and 17 is used. With reference to FIGS. 16 and 17, the step of forming the plating film 62 will be described. This will be described in detail.

導電層44は、通電用パターン(導電パターン)44aとなるものである。通電用パターン44aは、後述するように、酸化物パターン50を導電層44の表層部に形成し、酸化物パターン50に対する研磨速度より速い研磨速度で導電層44を研磨し、酸化物パターン50が存在していた領域に導電層44を残存させることにより形成する。このようにして通電用パターン44aを形成するため、導電層44を比較的厚く形成しておくことが好ましい。このため、本実施形態では、PVD法により形成したCu膜40上に、電気めっき法によりCuのめっき膜42を更に形成することにより、導電層44を形成している。   The conductive layer 44 becomes an energization pattern (conductive pattern) 44a. As will be described later, the conductive pattern 44a is formed by forming the oxide pattern 50 on the surface layer portion of the conductive layer 44, polishing the conductive layer 44 at a polishing rate faster than the polishing rate for the oxide pattern 50, It is formed by leaving the conductive layer 44 in the existing region. In order to form the energization pattern 44a in this manner, it is preferable to form the conductive layer 44 relatively thick. Therefore, in this embodiment, the conductive layer 44 is formed by further forming a Cu plating film 42 by an electroplating method on the Cu film 40 formed by the PVD method.

次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜46を形成する(図10(a)参照)。フォトレジスト膜46は、絶縁膜36、バリアメタル膜38及びCu膜40が形成された開口部34内にも埋め込まれることとなる。   Next, a photoresist film 46 is formed on the entire surface by, eg, spin coating (see FIG. 10A). The photoresist film 46 is also buried in the opening 34 in which the insulating film 36, the barrier metal film 38, and the Cu film 40 are formed.

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜46をパターニングする(図10(b)参照)。これにより、後工程において酸化物パターン50(図11(a)参照)を形成するための開口部48がフォトレジスト膜46に形成される。開口部48のパターンは、酸化物パターン50の平面形状に形成される(図2乃至図4参照)。酸化物パターン50は、開口部34の周囲にも形成されるため、開口部48のパターンは、開口部34の周囲をも露出するように形成される。   Next, the photoresist film 46 is patterned by using a photolithography technique (see FIG. 10B). As a result, an opening 48 for forming the oxide pattern 50 (see FIG. 11A) is formed in the photoresist film 46 in a later step. The pattern of the opening 48 is formed in the planar shape of the oxide pattern 50 (see FIGS. 2 to 4). Since the oxide pattern 50 is also formed around the opening 34, the pattern of the opening 48 is formed so as to expose the periphery of the opening 34.

なお、後工程においてフォトレジスト膜46をマスクとして導電層44を酸化させる際に、開口部34内に存在する導電層44の表面が酸化されないようにすることが好ましい。開口部34内に存在する導電層44の表面が酸化されると、開口部34内にめっき膜62を成長することが困難となるためである。このため、開口部34内にフォトレジスト膜46が埋め込まれた状態となるように、開口部48のパターンをフォトレジスト膜46に形成する。   Note that it is preferable that the surface of the conductive layer 44 existing in the opening 34 is not oxidized when the conductive layer 44 is oxidized using the photoresist film 46 as a mask in a later step. This is because if the surface of the conductive layer 44 existing in the opening 34 is oxidized, it is difficult to grow the plating film 62 in the opening 34. Therefore, the pattern of the opening 48 is formed in the photoresist film 46 so that the photoresist film 46 is embedded in the opening 34.

次に、フォトレジスト膜46をマスクとし、酸化剤49を用いて導電層44の表層部(上層部)を酸化することにより、酸化物パターン(酸化物層)50を形成する(図11(a)参照)。酸化剤49としては、例えば希硫酸を用いる。ここでは、希硫酸49の塗布を行うことにより、酸化物層50の表層部を酸化する。希硫酸49における硫酸の濃度は、例えば1%〜10%程度とする。より好ましくは、希硫酸49における硫酸の濃度を、1%〜5%程度とする。ここでは、希硫酸49における硫酸の濃度を、例えば2%程度とする。   Next, using the photoresist film 46 as a mask, the surface layer portion (upper layer portion) of the conductive layer 44 is oxidized using an oxidizing agent 49 to form an oxide pattern (oxide layer) 50 (FIG. 11A). )reference). For example, dilute sulfuric acid is used as the oxidizing agent 49. Here, the surface layer portion of the oxide layer 50 is oxidized by applying dilute sulfuric acid 49. The concentration of sulfuric acid in the diluted sulfuric acid 49 is, for example, about 1% to 10%. More preferably, the concentration of sulfuric acid in dilute sulfuric acid 49 is about 1% to 5%. Here, the concentration of sulfuric acid in the dilute sulfuric acid 49 is, for example, about 2%.

なお、希硫酸49を塗布した後、余分な希硫酸49を導電層44上から除去するようにしてもよい。例えば、希硫酸49を振り切ることにより、余分な希硫酸49を導電層44上から除去する。図11(a)は、余分な希硫酸49を導電層44上から除去した後の状態を示している。そして、所定時間放置することにより、導電層44上に残存した希硫酸49中の水分を気化させ、希硫酸49中における硫酸の濃度を向上させる。放置時間は、例えば30秒程度とすることができる。これにより、導電層44上に残存した希硫酸49の酸化力が向上し、導電層44を適度に酸化することができる。   In addition, after applying the diluted sulfuric acid 49, the excess diluted sulfuric acid 49 may be removed from the conductive layer 44. For example, excess diluted sulfuric acid 49 is removed from the conductive layer 44 by shaking off the diluted sulfuric acid 49. FIG. 11A shows a state after excess diluted sulfuric acid 49 is removed from the conductive layer 44. Then, by leaving it for a predetermined time, moisture in the dilute sulfuric acid 49 remaining on the conductive layer 44 is vaporized, and the concentration of sulfuric acid in the dilute sulfuric acid 49 is improved. The leaving time can be about 30 seconds, for example. Thereby, the oxidizing power of the diluted sulfuric acid 49 remaining on the conductive layer 44 is improved, and the conductive layer 44 can be oxidized appropriately.

また、希硫酸49を振り切ることにより、余分な希硫酸49を導電層44から除去した後、ベーク(熱処理)を行うようにしてもよい。この場合にも、導電層44上に残存した希硫酸49中の水分が気化され、希硫酸49中における硫酸の濃度が向上し、希硫酸49の酸化力が向上する。   Alternatively, excess dilute sulfuric acid 49 may be removed from the conductive layer 44 by shaking off the dilute sulfuric acid 49, and then baking (heat treatment) may be performed. Also in this case, the water in the dilute sulfuric acid 49 remaining on the conductive layer 44 is vaporized, the concentration of sulfuric acid in the dilute sulfuric acid 49 is improved, and the oxidizing power of the dilute sulfuric acid 49 is improved.

導電層44の材料としてCuが用いられているため、酸化物パターン50は酸化銅により形成されることとなる。酸化物パターン50の厚さは、例えば100〜200nm程度とする。   Since Cu is used as the material of the conductive layer 44, the oxide pattern 50 is formed of copper oxide. The thickness of the oxide pattern 50 is, for example, about 100 to 200 nm.

こうして、希硫酸49を用いた処理により、導電層44の表層部に酸化物パターン50が形成されることとなる。   Thus, the oxide pattern 50 is formed on the surface layer portion of the conductive layer 44 by the treatment using the diluted sulfuric acid 49.

所望の厚さの酸化物パターン50が形成された後には、水洗を行う。   After the oxide pattern 50 having a desired thickness is formed, washing with water is performed.

なお、酸化パターン50の形成直後に研磨する場合や、表面が乾燥状態の場合には、水洗を省略するようにしてもよい。   In addition, when it grinds immediately after formation of the oxidation pattern 50, or when the surface is a dry state, you may make it abbreviate | omit water washing.

本実施形態において、導電層44の表層部に酸化物パターン50を形成するのは、酸化物50に対する研磨速度が導電層44に対する研磨速度より遅いためである。具体的には、Cuに対する研磨レートは、例えば7.5nm/秒程度であるのに対し、CuOに対する研磨レートは、例えば3.75nm/秒程度である。   In the present embodiment, the oxide pattern 50 is formed on the surface layer portion of the conductive layer 44 because the polishing rate for the oxide 50 is slower than the polishing rate for the conductive layer 44. Specifically, the polishing rate for Cu is, for example, about 7.5 nm / second, whereas the polishing rate for CuO is, for example, about 3.75 nm / second.

なお、CuOに対する研磨レートは、酸化の具合に応じて異なったものとなるが、Cuに対する研磨レートに対して十分に遅いことにはかわりがない。   Note that the polishing rate for CuO varies depending on the degree of oxidation, but it does not change that it is sufficiently slow with respect to the polishing rate for Cu.

酸化物50に対する研磨速度が導電層44に対する研磨速度より遅いため、後工程において導電層44の研磨を行った際に、酸化物パターン50が形成された領域において研磨速度を遅くすることができる。このため、酸化物パターン50が形成されていた領域に導電層44を選択的に残存させることが可能となり、導電層44により形成された導電パターン44aが得られる。従って、酸化物パターン50は、所望の導電パターン44aが得られるように形成される。開口部34の周囲にも導電パターン44aを形成するため、酸化物パターン50は、開口部34の周囲における導電層44上にも形成される。   Since the polishing rate for the oxide 50 is slower than the polishing rate for the conductive layer 44, the polishing rate can be reduced in the region where the oxide pattern 50 is formed when the conductive layer 44 is polished in a subsequent step. Therefore, the conductive layer 44 can be selectively left in the region where the oxide pattern 50 has been formed, and the conductive pattern 44a formed by the conductive layer 44 is obtained. Therefore, the oxide pattern 50 is formed so as to obtain a desired conductive pattern 44a. Since the conductive pattern 44 a is also formed around the opening 34, the oxide pattern 50 is also formed on the conductive layer 44 around the opening 34.

この後、例えば、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)を用いて、フォトレジスト膜46を剥離する(図11(b)参照)。   Thereafter, for example, the photoresist film 46 is removed using NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) (see FIG. 11B).

次に、CMP法により、酸化物パターン50及び導電層44を研磨する。研磨剤としては、砥粒を含有しない研磨剤を用いることが好ましい。砥粒を含有する研磨剤を用いた場合には、酸化物パターン50に対する研磨速度を導電層44に対する研磨速度に対して十分に遅くすることが困難なためである。かかる研磨剤としては、例えば日立化成工業株式会社製の研磨剤(「HS−C」シリーズ)等を用いることができる。   Next, the oxide pattern 50 and the conductive layer 44 are polished by CMP. As the abrasive, it is preferable to use an abrasive that does not contain abrasive grains. This is because when a polishing agent containing abrasive grains is used, it is difficult to make the polishing rate for the oxide pattern 50 sufficiently slower than the polishing rate for the conductive layer 44. As such an abrasive, for example, an abrasive made by Hitachi Chemical Co., Ltd. (“HS-C” series) or the like can be used.

図12(a)は、導電層44を研磨する途中の段階を示している。酸化物パターン50に対する研磨速度が導電層44に対する研磨速度に対して十分に遅いため、酸化物パターン50が存在していない領域において、導電層44の研磨が比較的速く進行する。一方、酸化物パターン50が存在している領域においては、導電層44に対する研磨速度より遅い研磨速度で酸化物パターン50が研磨される。   FIG. 12A shows a stage in the middle of polishing the conductive layer 44. Since the polishing rate for the oxide pattern 50 is sufficiently slower than the polishing rate for the conductive layer 44, the polishing of the conductive layer 44 proceeds relatively quickly in the region where the oxide pattern 50 does not exist. On the other hand, in the region where the oxide pattern 50 exists, the oxide pattern 50 is polished at a polishing rate slower than the polishing rate for the conductive layer 44.

図12(b)は、酸化物パターン50が形成されていた領域と開口部34内とを除く領域において、導電層44が除去され、バリアメタル膜38の表面が露出した状態を示している。酸化物パターン50が形成されていた領域においては、研磨速度が比較的遅かったため、導電層44が残存している。   FIG. 12B shows a state where the conductive layer 44 is removed and the surface of the barrier metal film 38 is exposed in a region excluding the region where the oxide pattern 50 is formed and the inside of the opening 34. In the region where the oxide pattern 50 was formed, the polishing rate was relatively slow, so that the conductive layer 44 remains.

こうして、酸化物パターン50が形成されていた領域と開口部34内とを除く領域においてバリアメタル膜38の表面が露出するまで、導電層44に対する研磨が行われる。これにより、酸化物パターン50が形成されていた領域において、導電層44が残存する。また、開口部34内においても導電層44が残存する。開口部34の周囲にも酸化物パターン50が形成されていたため、開口部34の周囲に残存した導電層44は、開口部34内の導電層44と接続された状態が維持される。このようにして残存した導電層44により、通電用パターン(導電パターン)44aが形成される。酸化物パターン50は、導電層44を研磨する際に除去されることとなる。通電用パターン44aは、上述したように、電気めっき法によりめっき膜62を形成する際に、シード層として機能するものである。通電用パターン44aの厚さは、例えば800nm程度とする。貫通ビアが形成される箇所13どうしの間に位置する通電用パターン44aの幅w(図13(a)参照)は、例えば100nm程度とする。   In this manner, the conductive layer 44 is polished until the surface of the barrier metal film 38 is exposed in a region excluding the region where the oxide pattern 50 has been formed and the inside of the opening 34. As a result, the conductive layer 44 remains in the region where the oxide pattern 50 has been formed. Also, the conductive layer 44 remains in the opening 34. Since the oxide pattern 50 is also formed around the opening 34, the conductive layer 44 remaining around the opening 34 is kept connected to the conductive layer 44 in the opening 34. A conductive pattern (conductive pattern) 44a is formed by the conductive layer 44 remaining in this manner. The oxide pattern 50 is removed when the conductive layer 44 is polished. As described above, the energization pattern 44a functions as a seed layer when the plating film 62 is formed by electroplating. The thickness of the energization pattern 44a is, for example, about 800 nm. The width w (see FIG. 13A) of the energization pattern 44a located between the portions 13 where the through vias are formed is, for example, about 100 nm.

なお、導電層44上に酸化物パターン50が残存している場合には、かかる酸化物パターン50をエッチング除去するようにしてもよい。   If the oxide pattern 50 remains on the conductive layer 44, the oxide pattern 50 may be removed by etching.

図2乃至図4を用いて上述したように、通電用パターン44aは、半導体ウェハ10の周縁部、スクライブライン領域52、及び、チップ領域11内に形成される。   As described above with reference to FIGS. 2 to 4, the energization pattern 44 a is formed in the peripheral portion of the semiconductor wafer 10, the scribe line region 52, and the chip region 11.

このため、半導体ウェハ10の周縁部と貫通ビアが形成される箇所13とが、通電用パターン44aにより電気的に接続された状態となる。   For this reason, the peripheral portion of the semiconductor wafer 10 and the portion 13 where the through via is formed are electrically connected by the energization pattern 44a.

図16は、電気めっき装置を示す概略図である。   FIG. 16 is a schematic view showing an electroplating apparatus.

図16に示すように、給電しながら回転する給電・ローターユニット54の下部には、半導体ウェハ10を支持するクランプ(ウェハクランプ)56が設けられている。   As shown in FIG. 16, a clamp (wafer clamp) 56 that supports the semiconductor wafer 10 is provided below the power feeding / rotor unit 54 that rotates while feeding power.

半導体ウェハ10は、フェースダウンでクランプ56により支持される。即ち、半導体ウェハ10をクランプ56により支持する際には、半導体ウェハ10のうちの導電層44が形成されている側が下側となるようにする。   The semiconductor wafer 10 is supported by a clamp 56 face down. That is, when the semiconductor wafer 10 is supported by the clamp 56, the side of the semiconductor wafer 10 on which the conductive layer 44 is formed is set to the lower side.

給電・ローターユニット54の下方には、めっき浴を貯留するめっき槽58が配されている。めっき槽58内には、電気めっき用の電源(図示せず)のプラス側の端子(図示せず)に接続された電極(図示せず)が配されている。   A plating tank 58 for storing a plating bath is disposed below the power feeding / rotor unit 54. In the plating tank 58, an electrode (not shown) connected to a positive terminal (not shown) of a power source for electroplating (not shown) is disposed.

図17は、電気めっき装置の一部を示す図である。図17は、図16において丸印で囲んだ部分を拡大して示したものである。   FIG. 17 is a diagram showing a part of the electroplating apparatus. FIG. 17 is an enlarged view of a portion surrounded by a circle in FIG.

図17に示すように、クランプ56の内側には、電源供給ピン(コンタクトピン)58が設けられている。コンタクトピン58は、電気めっき法によりめっき膜62を形成する際に、半導体ウェハ10側のシード層に電源を供給するためのものである。コンタクトピン58は、電気めっき用の電源(図示せず)の例えばマイナス側の端子(図示せず)に電気的に接続されている。   As shown in FIG. 17, a power supply pin (contact pin) 58 is provided inside the clamp 56. The contact pins 58 are for supplying power to the seed layer on the semiconductor wafer 10 side when the plating film 62 is formed by electroplating. The contact pin 58 is electrically connected to, for example, a negative terminal (not shown) of a power source (not shown) for electroplating.

コンタクトピン58とクランプ56とは、絶縁部材60により絶縁されている。   The contact pin 58 and the clamp 56 are insulated by an insulating member 60.

コンタクトピン58は、半導体ウェハ10の周縁部の通電用パターン(導電パターン、シード層、導電層)44aに接続される。半導体ウェハ10の周縁部と貫通ビアが形成される箇所13とが、通電用パターン44aにより電気的に接続されているため、貫通ビアが形成される領域13の導電体パターン44aとコンタクトピン58とを通電することが可能である。   The contact pins 58 are connected to a current-carrying pattern (conductive pattern, seed layer, conductive layer) 44 a at the peripheral edge of the semiconductor wafer 10. Since the peripheral portion of the semiconductor wafer 10 and the portion 13 where the through via is formed are electrically connected by the energization pattern 44a, the conductor pattern 44a and the contact pin 58 in the region 13 where the through via is formed. Can be energized.

次に、半導体ウェハ10のうちの導電体パターン44aが形成された面側を、めっき槽58のめっき液に浸漬し、コンタクトピン58を介して半導体ウェハ10の通電用パターン44aに電圧を印加しながら、電気めっきを行う。シード層として機能する通電用パターン44aを介して電流が流れ、めっき液から供給されるCuイオンが導電パターン44aにおいて還元され、導電パターン44a上にCuが析出する。これにより、導電パターン44a上にCuのめっき膜(導電層)62が形成される。めっき膜62の厚さは、例えば1μm程度とする。こうして、開口部34内に導電層62が埋め込まれることとなる。   Next, the surface of the semiconductor wafer 10 on which the conductor pattern 44a is formed is immersed in a plating solution in the plating tank 58, and a voltage is applied to the energization pattern 44a of the semiconductor wafer 10 through the contact pins 58. While performing electroplating. A current flows through the energization pattern 44a functioning as a seed layer, Cu ions supplied from the plating solution are reduced in the conductive pattern 44a, and Cu is deposited on the conductive pattern 44a. As a result, a Cu plating film (conductive layer) 62 is formed on the conductive pattern 44a. The thickness of the plating film 62 is, for example, about 1 μm. Thus, the conductive layer 62 is embedded in the opening 34.

なお、バリアメタル膜38の電気抵抗が通電用パターン44aの電気抵抗と比較して十分に大きいため、バリアメタル膜38上にはめっき膜62は殆ど形成されない。   Note that the plating film 62 is hardly formed on the barrier metal film 38 because the electric resistance of the barrier metal film 38 is sufficiently larger than the electric resistance of the energization pattern 44a.

このように、本実施形態によれば、通電用パターン44a上にめっき膜62が形成される一方、導電層パターン44aが形成されていない領域にはめっき膜62が殆ど形成されない。   Thus, according to the present embodiment, the plating film 62 is formed on the energization pattern 44a, while the plating film 62 is hardly formed in the region where the conductive layer pattern 44a is not formed.

本実施形態によれば、めっき膜62を半導体ウェハ10上の全面に形成するわけではなく、導電パターン44a上にめっき膜62を選択的に形成するため、効率的に電気めっきを行うことができ、比較的短い時間で厚いめっき膜62を形成することができる。   According to the present embodiment, the plating film 62 is not formed on the entire surface of the semiconductor wafer 10, but the plating film 62 is selectively formed on the conductive pattern 44a, so that electroplating can be performed efficiently. The thick plating film 62 can be formed in a relatively short time.

また、本実施形態によれば、厚いめっき膜62を全面に形成するわけではないため、大きなストレスが生じるのを防止することができる。このため、クラック等が生じるのを防止することができ、半導体ウェハ10の反り等が生じるのを防止することができ、ひいては、信頼性を向上することができる。   Further, according to the present embodiment, since the thick plating film 62 is not formed on the entire surface, it is possible to prevent a large stress from occurring. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of cracks and the like, to prevent the warpage of the semiconductor wafer 10 and the like, and to improve the reliability.

次に、例えばCMP法により、開口部34内を除く領域のめっき膜62、導電パターン44a及びバリアメタル膜38を研磨除去する。この際、SiC膜26が研磨ストッパとして用いられる。   Next, the plating film 62, the conductive pattern 44a, and the barrier metal film 38 in a region excluding the inside of the opening 34 are polished and removed by, for example, CMP. At this time, the SiC film 26 is used as a polishing stopper.

本実施形態によれば、厚いめっき膜62が半導体ウェハ10上の全面に形成されているわけではないため、比較的高いスループットでめっき膜62を研磨することが可能である。   According to this embodiment, since the thick plating film 62 is not formed on the entire surface of the semiconductor wafer 10, the plating film 62 can be polished with a relatively high throughput.

こうして、導電層(導電パターン)44aとめっき膜62とにより形成されたビア64が、開口部34内に埋め込まれることとなる(図13(b)参照)。   Thus, the via 64 formed by the conductive layer (conductive pattern) 44a and the plating film 62 is buried in the opening 34 (see FIG. 13B).

次に、全面に、例えばCVD法により、例えばシリコン酸化膜の層間絶縁膜66を形成する。   Next, an interlayer insulating film 66 of, eg, a silicon oxide film is formed on the entire surface by, eg, CVD.

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、中継配線70aや配線70bを埋め込むための溝68を層間絶縁膜66に形成する(図14(a)参照)。中継配線70aは、貫通ビア64を外部に接続するためのものであり、貫通ビアが形成される領域4内に形成される。配線70aは、例えば、トランジスタが形成される領域2において、トランジスタの上方に形成される。   Next, a trench 68 for embedding the relay wiring 70a and the wiring 70b is formed in the interlayer insulating film 66 by using a photolithography technique (see FIG. 14A). The relay wiring 70a is for connecting the through via 64 to the outside, and is formed in the region 4 where the through via is formed. For example, the wiring 70a is formed above the transistor in the region 2 where the transistor is formed.

次に、例えばスパッタリング法により、バリアメタル膜(図示せず)を形成する。   Next, a barrier metal film (not shown) is formed by sputtering, for example.

次に、例えば電気めっき法により、例えばCu膜を形成する。   Next, for example, a Cu film is formed by, for example, electroplating.

次に、例えばCMP法により、層間絶縁膜66の表面が露出するまでCu膜及びバリアメタル膜を研磨する。これにより、溝68内にCuの中継配線70a及びCuの配線70bが埋め込まれる。   Next, the Cu film and the barrier metal film are polished by CMP, for example, until the surface of the interlayer insulating film 66 is exposed. As a result, the Cu relay wiring 70 a and the Cu wiring 70 b are embedded in the groove 68.

次に、全面に、例えばCVD法により、層間絶縁膜72を形成する(図13(b)参照)。   Next, an interlayer insulating film 72 is formed on the entire surface by, eg, CVD (see FIG. 13B).

次に、全面に、例えばCVD法により、層間絶縁膜74を形成する。   Next, an interlayer insulating film 74 is formed on the entire surface by, eg, CVD.

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、中継配線70aに達するコンタクトホール76を層間絶縁膜72に形成するとともに、コンタクトホール76に接続された溝78を層間絶縁膜74に形成する。   Next, a contact hole 76 reaching the relay wiring 70 a is formed in the interlayer insulating film 72 using a photolithography technique, and a groove 78 connected to the contact hole 76 is formed in the interlayer insulating film 74.

次に、例えばスパッタリング法により、バリアメタル膜(図示せず)を形成する。   Next, a barrier metal film (not shown) is formed by sputtering, for example.

次に、例えば電気めっき法により、例えばCu膜を形成する。   Next, for example, a Cu film is formed by, for example, electroplating.

次に、例えばCMP法により、層間絶縁膜74の表面が露出するまでCu膜及びバリアメタル膜を研磨する。これにより、コンタクトホール76内にCuの導体プラグ80が埋め込まれるとともに、溝78内にCuの中継配線82aが埋め込まれる。   Next, the Cu film and the barrier metal film are polished by CMP, for example, until the surface of the interlayer insulating film 74 is exposed. As a result, the Cu conductor plug 80 is embedded in the contact hole 76, and the Cu relay wiring 82 a is embedded in the groove 78.

なお、トランジスタが形成される領域2においても、トランジスタ18の上方に配線82bや導体プラグ(図示せず)が同様に形成される。   In the region 2 where the transistor is formed, a wiring 82b and a conductor plug (not shown) are similarly formed above the transistor 18.

次に、全面に、例えばCVD法により、層間絶縁膜84を形成する。   Next, an interlayer insulating film 84 is formed on the entire surface by, eg, CVD.

次に、全面に、例えばCVD法により、層間絶縁膜86を形成する。   Next, an interlayer insulating film 86 is formed on the entire surface by, eg, CVD.

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、中継配線82aに達するコンタクトホール88を層間絶縁膜84に形成するとともに、コンタクトホール88に接続された溝90を層間絶縁膜86に形成する。   Next, a contact hole 88 reaching the relay wiring 82 a is formed in the interlayer insulating film 84 using a photolithography technique, and a groove 90 connected to the contact hole 88 is formed in the interlayer insulating film 86.

次に、例えばスパッタリング法により、バリアメタル膜(図示せず)を形成する。   Next, a barrier metal film (not shown) is formed by sputtering, for example.

次に、例えば電気めっき法により、例えばCu膜を形成する。   Next, for example, a Cu film is formed by, for example, electroplating.

次に、例えばCMP法により、層間絶縁膜86の表面が露出するまでCu膜及びバリアメタル膜を研磨する。これにより、コンタクトホール88内にCuの導体プラグ92が埋め込まれるとともに、溝90内にCuの中継配線94aが埋め込まれる。   Next, the Cu film and the barrier metal film are polished by CMP, for example, until the surface of the interlayer insulating film 86 is exposed. As a result, the Cu conductor plug 92 is embedded in the contact hole 88 and the Cu relay wiring 94 a is embedded in the groove 90.

なお、トランジスタが形成される領域2においても、トランジスタ18の上方に配線94bや導体プラグ(図示せず)が同様に形成される。   In the region 2 where the transistor is formed, a wiring 94b and a conductor plug (not shown) are similarly formed above the transistor 18.

次に、全面に、例えばCVD法により、例えば膜厚180nm程度のSiOCの保護膜96を形成する(図15(a)参照)。   Next, a SiOC protective film 96 having a thickness of, eg, about 180 nm is formed on the entire surface by, eg, CVD (see FIG. 15A).

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、中継配線94aに達する開口部98を保護膜96に形成する。   Next, an opening 98 reaching the relay wiring 94 a is formed in the protective film 96 using a photolithography technique.

次に、例えばスパッタリング法により、例えばアルミニウム(Al)の導電膜を形成する。   Next, for example, an aluminum (Al) conductive film is formed by sputtering, for example.

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、導電膜をパターニングする。これにより、開口部98において中継配線94aに接続された導電膜の電極パッド100が形成される。   Next, the conductive film is patterned using a photolithography technique. Thereby, the electrode pad 100 of the conductive film connected to the relay wiring 94a in the opening 98 is formed.

こうして、半導体基板10の上方に多層配線構造102が形成される。   Thus, the multilayer wiring structure 102 is formed above the semiconductor substrate 10.

次に、多層配線構造102が形成された半導体基板10の上面側を支持体104(図1(e)参照)により支持し、半導体基板10の下面側(背面側)を研削する。これにより、半導体基板10を貫通するビア64が得られることとなる(図15(b)参照)。   Next, the upper surface side of the semiconductor substrate 10 on which the multilayer wiring structure 102 is formed is supported by the support body 104 (see FIG. 1E), and the lower surface side (back surface side) of the semiconductor substrate 10 is ground. As a result, a via 64 penetrating the semiconductor substrate 10 is obtained (see FIG. 15B).

この後、スクライブライン領域52に沿ってダイシングが行われ、個片化された半導体チップ11が得られる。   Thereafter, dicing is performed along the scribe line region 52, and the separated semiconductor chip 11 is obtained.

こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。   Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured.

このように、本実施形態によれば、導電層44より研磨速度が遅い酸化物パターン50を導電層44の表層部に形成し、この後、導電層44を研磨する。このため、酸化物パターン50が形成されていた領域に、導電層44により形成された導電パターン44aを形成することができる。そして、このように形成された導電パターン44aをシード層として用いて、開口部34内の導電層44上に電気めっき法により導電層62を形成することができる。このため、開口部34内に導電層62を電気めっき法により比較的短い時間で形成することが可能である。また、半導体基板10上の全面に厚い導電層62が形成されるわけではないため、大きなストレスが生じるのを防止することができる。このため、めっき膜等の剥がれや、半導体ウェハ10の反りや、クラック等が生じるのを防止することができ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。また、開口部34内を除く領域の導電層62を研磨する際に、全面に形成された厚い導電層を研磨するわけではないため、比較的高いスループットで導電層62を研磨することができる。従って、信頼性やスループットを低下させることなく、半導体装置を低コストで提供することが可能となる。   Thus, according to this embodiment, the oxide pattern 50 whose polishing rate is slower than that of the conductive layer 44 is formed on the surface layer portion of the conductive layer 44, and then the conductive layer 44 is polished. Therefore, the conductive pattern 44a formed by the conductive layer 44 can be formed in the region where the oxide pattern 50 has been formed. Then, using the conductive pattern 44a formed in this way as a seed layer, the conductive layer 62 can be formed on the conductive layer 44 in the opening 34 by electroplating. Therefore, the conductive layer 62 can be formed in the opening 34 in a relatively short time by electroplating. Further, since the thick conductive layer 62 is not formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10, it is possible to prevent a large stress from occurring. For this reason, peeling of the plating film or the like, warping of the semiconductor wafer 10, cracking, or the like can be prevented, and a highly reliable semiconductor device can be provided. In addition, when polishing the conductive layer 62 in a region other than the inside of the opening 34, the thick conductive layer formed on the entire surface is not polished, and thus the conductive layer 62 can be polished with a relatively high throughput. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device at low cost without reducing reliability and throughput.

(変形例)
次に、本実施形態の変形例による半導体装置の製造方法について図18を用いて説明する。
(Modification)
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to a modification of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図18は、半導体ウェハに形成される通電用パターンのレイアウトの変形例を示す平面図である。   FIG. 18 is a plan view showing a modified example of the layout of the energization pattern formed on the semiconductor wafer.

図18に示すように、本変形例では、紙面上下方向に隣接するチップ領域11の通電パターン(導電パターン)44b同士が互いに接続されているのみならず、紙面左右方向に隣接するチップ領域11の通電パターン44b同士も互いに接続されている。   As shown in FIG. 18, in this modification, not only the energization patterns (conductive patterns) 44b of the chip regions 11 adjacent in the vertical direction of the paper are connected to each other, but also of the chip regions 11 adjacent in the horizontal direction of the paper. The energization patterns 44b are also connected to each other.

このように、様々な方向に延在するように通電用パターン44aを形成してもよい。   In this way, the energization pattern 44a may be formed so as to extend in various directions.

[第2実施形態]
第2実施形態による半導体装置の製造方法について図19を用いて説明する。図19は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図1乃至図18に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Second Embodiment]
A method for fabricating a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 19 is a process sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. The same components as those in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 18 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

本実施形態による半導体装置の製造方法は、PVD法により形成したCu膜40aだけで導電層44を形成するものである。   In the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, the conductive layer 44 is formed only by the Cu film 40a formed by the PVD method.

まず、半導体基板10上にトランジスタ18を形成する工程からバリアメタル膜38を形成する工程までは、図5(a)乃至図8(b)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する(図19(a)参照)。   First, from the step of forming the transistor 18 on the semiconductor substrate 10 to the step of forming the barrier metal film 38, the semiconductor device according to the first embodiment described above with reference to FIGS. 5A to 8B is manufactured. Since it is the same as the method, the description is omitted (see FIG. 19A).

次に、全面に、例えばPVD法により、例えば膜厚600nm〜1μm程度のCu膜(シード層)40aを形成する(図19(b)参照)。こうして、Cu膜40aにより、厚さ600nm〜1μm程度のCuの導電層44が形成されることとなる。   Next, a Cu film (seed layer) 40a having a thickness of, for example, about 600 nm to 1 μm is formed on the entire surface by, eg, PVD (see FIG. 19B). Thus, the Cu conductive layer 44 having a thickness of about 600 nm to 1 μm is formed by the Cu film 40a.

この後の半導体装置の製造方法は、図10(a)乃至図15(b)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。   The subsequent method for manufacturing the semiconductor device is the same as the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment described above with reference to FIGS.

こうして、本実施形態による半導体装置が製造される(図15(b)参照)。   Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured (see FIG. 15B).

このように、PVD法で形成したCu膜40aだけで導電層44を形成してもよい。PVD法で形成したCu膜40だけで導電層44を形成した場合であっても、ある程度の厚さで通電用パターン44aを形成することは可能である。   Thus, the conductive layer 44 may be formed only by the Cu film 40a formed by the PVD method. Even when the conductive layer 44 is formed only by the Cu film 40 formed by the PVD method, it is possible to form the energization pattern 44a with a certain thickness.

但し、PVD法で形成したCu膜40aだけで導電層44を形成する場合には、PVD法で形成するCu膜40aの厚さを厚めに設定することが好ましい。   However, when the conductive layer 44 is formed only by the Cu film 40a formed by the PVD method, it is preferable to set the thickness of the Cu film 40a formed by the PVD method to be thick.

[第3実施形態]
第3実施形態による半導体装置の製造方法について図20を用いて説明する。図20は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図1乃至図19に示す第1又は第2実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Third Embodiment]
A semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 20 is a process cross-sectional view illustrating the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment. The same components as those of the semiconductor device manufacturing method according to the first or second embodiment shown in FIGS. 1 to 19 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態による半導体装置の製造方法は、希硫酸の蒸気を用いた処理を行うことにより、導電層44の表層部を酸化するものである。   The manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment oxidizes the surface layer portion of the conductive layer 44 by performing a process using dilute sulfuric acid vapor.

まず、半導体基板10上にトランジスタ18を形成する工程から、フォトレジスト膜46をパターニングする工程までは、図5(a)乃至図10(b)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。   First, from the step of forming the transistor 18 on the semiconductor substrate 10 to the step of patterning the photoresist film 46, the semiconductor device according to the first embodiment described above with reference to FIGS. 5A to 10B is used. Since it is the same as that of a manufacturing method, description is abbreviate | omitted.

次に、フォトレジスト膜46をマスクとし、希硫酸の蒸気を用いて、導電層44の表層部を酸化することにより、酸化物層(酸化物パターン)50を形成する(図20参照)。即ち、希硫酸の蒸気を用いた処理(ベーパー処理)により、酸化物層50を形成する。   Next, an oxide layer (oxide pattern) 50 is formed by oxidizing the surface layer portion of the conductive layer 44 using the photoresist film 46 as a mask and dilute sulfuric acid vapor (see FIG. 20). That is, the oxide layer 50 is formed by treatment (vapor treatment) using dilute sulfuric acid vapor.

図20は、希硫酸の蒸気106が供給されている様子を概念的に示したものである。   FIG. 20 conceptually shows a state where the dilute sulfuric acid vapor 106 is supplied.

希硫酸の蒸気106を用いた処理は、例えば以下のようにして行うことができる。   The treatment using the diluted sulfuric acid vapor 106 can be performed, for example, as follows.

即ち、まず、ベーパー処理装置のチャンバ内に、フォトレジスト膜46が形成された半導体基板10を載置する。ベーパー処理装置としては、例えばオメガセミコン電子株式会社製の液体気化&気体加熱装置(商品名:JetII)等を用いることができる。   That is, first, the semiconductor substrate 10 on which the photoresist film 46 is formed is placed in the chamber of the vapor processing apparatus. As the vapor processing apparatus, for example, a liquid vaporization & gas heating apparatus (trade name: JetII) manufactured by OMEGA SEMICON ELECTRONICS CO., LTD. Can be used.

次に、ベーパー処理装置のチャンバ内に、希硫酸の蒸気106を供給することにより、フォトレジスト膜46から露出している導電層44の表層部を酸化する。処理時間は、例えば20〜60秒程度とする。酸化物層50の厚さは、例えば100〜200nm程度とする。   Next, the surface layer portion of the conductive layer 44 exposed from the photoresist film 46 is oxidized by supplying dilute sulfuric acid vapor 106 into the chamber of the vapor processing apparatus. The processing time is, for example, about 20 to 60 seconds. The thickness of the oxide layer 50 is, for example, about 100 to 200 nm.

こうして、希硫酸の蒸気106を用いた処理により、導電層44の表層部に、酸化物パターン50が形成されることとなる。   Thus, the oxide pattern 50 is formed in the surface layer portion of the conductive layer 44 by the treatment using the diluted sulfuric acid vapor 106.

所望の厚さの酸化物層50が形成された後には、水洗を行う。   After the oxide layer 50 having a desired thickness is formed, washing with water is performed.

なお、酸化物層50の形成直後に研磨する場合や、表面が乾燥状態の場合には、水洗を省略するようにしてもよい。   In addition, when it grinds immediately after formation of the oxide layer 50, or when the surface is a dry state, you may make it abbreviate | omit water washing.

この後の半導体装置の製造方法は、図12(a)乃至図15(b)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。   The subsequent method for manufacturing the semiconductor device is the same as the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment described above with reference to FIGS.

こうして、本実施形態による半導体装置が製造される(図15(b)参照)。   Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured (see FIG. 15B).

このように、希硫酸の蒸気を用いた処理により酸化物層15を形成してもよい。   In this manner, the oxide layer 15 may be formed by a treatment using dilute sulfuric acid vapor.

[第4実施形態]
第4実施形態による半導体装置の製造方法について図21を用いて説明する。図21は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図1乃至図20に示す第1乃至第3実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Fourth Embodiment]
A semiconductor device manufacturing method according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 21 is a process sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. The same components as those of the semiconductor device manufacturing method according to the first to third embodiments shown in FIGS. 1 to 20 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態による半導体装置の製造方法は、水素機能水を用いた処理を行うことにより、導電層44の表層部を酸化するものである。   The semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment oxidizes the surface layer portion of the conductive layer 44 by performing a treatment using hydrogen functional water.

まず、半導体基板10上にトランジスタ18を形成する工程から、フォトレジスト膜46をパターニングする工程までは、図5(a)乃至図10(b)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。   First, from the step of forming the transistor 18 on the semiconductor substrate 10 to the step of patterning the photoresist film 46, the semiconductor device according to the first embodiment described above with reference to FIGS. 5A to 10B is used. Since it is the same as that of a manufacturing method, description is abbreviate | omitted.

次に、フォトレジスト膜46をマスクとし、水素機能水(酸化剤)108を用いて、導電層44の表層部を酸化することにより、酸化物層(酸化物パターン)50を形成する(図21参照)。具体的には、全面に水素機能水108を塗布し、一定時間放置することにより、導電層44の表層部を酸化する。水素機能水とは、純水に水素ガスを高濃度で溶解させることにより形成された液体、即ち、水素ガスを高濃度で溶解させた水である。換言すれば、水素機能水は、水素ガスを溶解させた薬液である。なお、水素機能水は、機能性水素水とも称される。本実施形態において用いる水素機能水における水素の濃度は、例えば1〜1.5ppm程度とする。酸化物層50の厚さは、例えば100〜200nm程度とする。   Next, an oxide layer (oxide pattern) 50 is formed by oxidizing the surface layer portion of the conductive layer 44 using hydrogen functional water (oxidant) 108 using the photoresist film 46 as a mask (FIG. 21). reference). Specifically, the hydrogen functional water 108 is applied to the entire surface and left for a certain period of time to oxidize the surface layer portion of the conductive layer 44. The functional hydrogen water is a liquid formed by dissolving hydrogen gas in pure water at a high concentration, that is, water in which hydrogen gas is dissolved at a high concentration. In other words, the hydrogen functional water is a chemical solution in which hydrogen gas is dissolved. The hydrogen functional water is also referred to as functional hydrogen water. The concentration of hydrogen in the hydrogen functional water used in the present embodiment is, for example, about 1 to 1.5 ppm. The thickness of the oxide layer 50 is, for example, about 100 to 200 nm.

なお、水素機能水を単独で用いるのではなく、KOHやNHOH等のアルカリ性の液体を併用してもよい。具体的は、水素機能水とアルカリ性の液体とを混合することにより形成された薬液を用いて、酸化物層50を形成してもよい。 Instead of using hydrogen functional water alone, or in combination of alkaline liquid such as KOH or NH 4 OH. Specifically, the oxide layer 50 may be formed using a chemical solution formed by mixing hydrogen functional water and an alkaline liquid.

また、超音波を印加した水素機能水に浸漬することにより、導電層44の表層部に酸化物層50を形成するようにしてもよい。   Alternatively, the oxide layer 50 may be formed on the surface layer portion of the conductive layer 44 by immersing in hydrogen functional water to which ultrasonic waves are applied.

こうして、水素機能水108を用いた処理により、導電層44の表層部に、酸化物パターン50が形成されることとなる。   Thus, the oxide pattern 50 is formed in the surface layer portion of the conductive layer 44 by the treatment using the hydrogen functional water 108.

所望の厚さの酸化物層50が形成された後には、水洗を行う。   After the oxide layer 50 having a desired thickness is formed, washing with water is performed.

なお、酸化物層50の形成直後に研磨する場合や、表面が乾燥状態の場合には、水洗を省略するようにしてもよい。   In addition, when it grinds immediately after formation of the oxide layer 50, or when the surface is a dry state, you may make it abbreviate | omit water washing.

この後の半導体装置の製造方法は、図12(a)乃至図15(b)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。   The subsequent method for manufacturing the semiconductor device is the same as the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment described above with reference to FIGS.

こうして、本実施形態による半導体装置が製造される(図15(b)参照)。   Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured (see FIG. 15B).

このように、水素機能水を用いた処理により酸化物層15を形成してもよい。   As described above, the oxide layer 15 may be formed by treatment using hydrogen functional water.

[第5実施形態]
第5実施形態による半導体装置の製造方法について図22を用いて説明する。図22は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図1乃至図21に示す第1乃至第4実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Fifth Embodiment]
A semiconductor device manufacturing method according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is a process cross-sectional view illustrating the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment. The same components as those in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first to fourth embodiments shown in FIGS. 1 to 21 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態による半導体装置の製造方法は、オゾンガスを用いた処理を行うことにより、導電層44の表層部を酸化するものである。   The semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment oxidizes the surface layer portion of the conductive layer 44 by performing a treatment using ozone gas.

まず、半導体基板10上にトランジスタ18を形成する工程から、フォトレジスト膜46をパターニングする工程までは、図5(a)乃至図10(b)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。   First, from the step of forming the transistor 18 on the semiconductor substrate 10 to the step of patterning the photoresist film 46, the semiconductor device according to the first embodiment described above with reference to FIGS. 5A to 10B is used. Since it is the same as that of a manufacturing method, description is abbreviate | omitted.

次に、フォトレジスト膜46をマスクとし、オゾンガス(酸化剤)を用いて、導電層44の表層部を酸化することにより、酸化物層(酸化物パターン)50を形成する(図22参照)。具体的には、まず、チャンバ内に半導体基板10を載置する。次に、チャンバ内にオゾンガスを供給しながら、紫外線を照射することにより、導電層44の表層部を酸化する。処理時間は、例えば60秒程度とする。酸化物層50の厚さは、例えば100〜200nm程度とする。   Next, an oxide layer (oxide pattern) 50 is formed by oxidizing the surface layer portion of the conductive layer 44 using ozone gas (oxidant) using the photoresist film 46 as a mask (see FIG. 22). Specifically, first, the semiconductor substrate 10 is placed in the chamber. Next, the surface layer portion of the conductive layer 44 is oxidized by irradiating ultraviolet rays while supplying ozone gas into the chamber. The processing time is about 60 seconds, for example. The thickness of the oxide layer 50 is, for example, about 100 to 200 nm.

こうして、オゾンガスを用いた処理により、導電層44の表層部に、酸化物パターン50が形成されることとなる。   Thus, the oxide pattern 50 is formed on the surface layer portion of the conductive layer 44 by the treatment using ozone gas.

この後の半導体装置の製造方法は、図12(a)乃至図15(b)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。   The subsequent method for manufacturing the semiconductor device is the same as the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment described above with reference to FIGS.

こうして、本実施形態による半導体装置が製造される(図15(b)参照)。   Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured (see FIG. 15B).

このように、オゾンガスを用いた処理により酸化物層15を形成してもよい。   As described above, the oxide layer 15 may be formed by a treatment using ozone gas.

[第6実施形態]
第6実施形態による半導体装置の製造方法について図23を用いて説明する。図23は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図1乃至図22に示す第1乃至第5実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Sixth Embodiment]
A method for fabricating a semiconductor device according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 23 is a process cross-sectional view illustrating the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment. The same components as those of the semiconductor device manufacturing method according to the first to fifth embodiments shown in FIGS. 1 to 22 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態による半導体装置の製造方法は、オゾン水110を用いた処理を行うことにより、導電層44の表層部を酸化するものである。   The semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment oxidizes the surface layer portion of the conductive layer 44 by performing treatment using ozone water 110.

まず、半導体基板10上にトランジスタ18を形成する工程から、フォトレジスト膜46をパターニングする工程までは、図5(a)乃至図10(b)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。   First, from the step of forming the transistor 18 on the semiconductor substrate 10 to the step of patterning the photoresist film 46, the semiconductor device according to the first embodiment described above with reference to FIGS. 5A to 10B is used. Since it is the same as the manufacturing method, description is abbreviate | omitted.

次に、フォトレジスト膜46をマスクとし、オゾン水(酸化剤)110を用いて、導電層44の表層部を酸化することにより、酸化物層(酸化物パターン)50を形成する(図23参照)。具体的には、オゾン水110を塗布することにより、導電層44の表層部を酸化する。オゾン水は、純水にオゾンガスを溶解させることにより形成される。本実施形態において用いられるオゾン水におけるオゾンガスの濃度は、例えば5〜20mg/リットル程度とする。処理時間は、例えば10〜30秒程度とする。酸化物層50の厚さは、例えば100〜200nm程度とする。   Next, using the photoresist film 46 as a mask, the surface layer of the conductive layer 44 is oxidized using ozone water (oxidant) 110 to form an oxide layer (oxide pattern) 50 (see FIG. 23). ). Specifically, the surface layer portion of the conductive layer 44 is oxidized by applying ozone water 110. Ozone water is formed by dissolving ozone gas in pure water. The concentration of ozone gas in the ozone water used in the present embodiment is, for example, about 5 to 20 mg / liter. The processing time is, for example, about 10 to 30 seconds. The thickness of the oxide layer 50 is, for example, about 100 to 200 nm.

なお、オゾン水を単独で用いるのではなく、希フッ酸を併用してもよい。具体的は、オゾン水に希フッ酸を混合することにより形成された薬液を用いて、酸化物層50を形成してもよい。   Note that dilute hydrofluoric acid may be used in combination instead of ozone water alone. Specifically, the oxide layer 50 may be formed using a chemical solution formed by mixing dilute hydrofluoric acid with ozone water.

こうして、オゾン水を用いた処理により、導電層44の表層部に、酸化物パターン50が形成されることとなる。   Thus, the oxide pattern 50 is formed in the surface layer portion of the conductive layer 44 by the treatment using ozone water.

この後の半導体装置の製造方法は、図12(a)乃至図15(b)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。   The subsequent method for manufacturing the semiconductor device is the same as the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment described above with reference to FIGS.

こうして、本実施形態による半導体装置が製造される(図15(b)参照)。   Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured (see FIG. 15B).

このように、オゾン水を用いた処理により酸化物層15を形成してもよい。   Thus, the oxide layer 15 may be formed by treatment using ozone water.

[第7実施形態]
第7実施形態による半導体装置の製造方法について図24を用いて説明する。図24は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図1乃至図23に示す第1乃至第6実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Seventh Embodiment]
A method for fabricating a semiconductor device according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 24 is a process cross-sectional view illustrating the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment. The same components as those of the semiconductor device manufacturing method according to the first to sixth embodiments shown in FIGS. 1 to 23 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態による半導体装置の製造方法は、酸素を含む雰囲気中でのプラズマ処理により、導電層44の表層部を酸化するものである。   The semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment oxidizes the surface layer portion of the conductive layer 44 by plasma treatment in an atmosphere containing oxygen.

まず、半導体基板10上にトランジスタ18を形成する工程から、フォトレジスト膜46をパターニングする工程までは、図5(a)乃至図10(b)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。   First, from the step of forming the transistor 18 on the semiconductor substrate 10 to the step of patterning the photoresist film 46, the semiconductor device according to the first embodiment described above with reference to FIGS. 5A to 10B is used. Since it is the same as that of a manufacturing method, description is abbreviate | omitted.

次に、フォトレジスト膜46をマスクとし、酸素を含む雰囲気中でのプラズマ処理により、導電層44の表層部を酸化することにより、酸化物層(酸化物パターン)50を形成する(図24参照)。具体的には、まず、チャンバ内に半導体基板10載置する。次に、チャンバ内に酸素ガスを導入するとともに、プラズマを照射することにより、導電層44の表層部を酸化する。チャンバ内の圧力は、例えば100mT程度とする。印加する高周波電力は、例えば500W程度とする。酸素ガスの流量は、例えば500sccm程度とする。基板温度は、例えば20℃程度とする。処理時間は、例えば60秒程度とする。形成する酸化物層50の厚さは、例えば100〜200nm程度とする。   Next, an oxide layer (oxide pattern) 50 is formed by oxidizing the surface layer portion of the conductive layer 44 by plasma treatment in an atmosphere containing oxygen using the photoresist film 46 as a mask (see FIG. 24). ). Specifically, first, the semiconductor substrate 10 is placed in a chamber. Next, oxygen gas is introduced into the chamber and plasma is irradiated to oxidize the surface layer portion of the conductive layer 44. The pressure in the chamber is, for example, about 100 mT. The applied high frequency power is, for example, about 500 W. The flow rate of oxygen gas is, for example, about 500 sccm. The substrate temperature is about 20 ° C., for example. The processing time is about 60 seconds, for example. The thickness of the oxide layer 50 to be formed is, for example, about 100 to 200 nm.

こうして、酸素を含む雰囲気中でのプラズマ処理により、導電層44の表層部に、酸化物パターン50が形成されることとなる。   Thus, the oxide pattern 50 is formed on the surface layer portion of the conductive layer 44 by plasma treatment in an atmosphere containing oxygen.

この後の半導体装置の製造方法は、図12(a)乃至図15(b)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。   The subsequent method for manufacturing the semiconductor device is the same as the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment described above with reference to FIGS.

こうして、本実施形態による半導体装置が製造される(図15(b)参照)。   Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured (see FIG. 15B).

このように、酸素を含む雰囲気中でのプラズマ処理により酸化物層15を形成してもよい。   As described above, the oxide layer 15 may be formed by plasma treatment in an atmosphere containing oxygen.

[変形実施形態]
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
[Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.

例えば、上記実施形態では、開口部48が形成されたフォトレジスト46をマスクとして用いて、酸化剤の塗布等を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、酸化剤を吹き付けることにより、酸化物パターン50を形成すべき領域に酸化剤を供給するようにしてもよい。例えば、スプレー等を用いて吹き付けることにより、酸化物パターン50を形成すべき領域に酸化剤を供給するようにしてもよい。また、印刷法により、酸化物パターン50を形成すべき領域に酸化剤を供給するようにしてもよい。例えば、インクジェットプリンターと同様の機構を用いることにより、酸化剤を印刷法により供給することが可能である。これらの場合には、フォトレジスト膜46のマスクを用いることなく、酸化物パターン50を形成すべき領域に選択的に酸化剤を供給し得るため、フォトレジスト膜46を形成しなくてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the case where the photoresist 46 in which the opening 48 is formed is used as a mask to perform the application of the oxidizing agent, but the present invention is not limited to this. For example, the oxidizing agent may be supplied to the region where the oxide pattern 50 is to be formed by spraying the oxidizing agent. For example, the oxidizing agent may be supplied to the region where the oxide pattern 50 is to be formed by spraying using a spray or the like. Moreover, you may make it supply an oxidizing agent to the area | region which should form the oxide pattern 50 by the printing method. For example, by using a mechanism similar to that of an ink jet printer, the oxidizing agent can be supplied by a printing method. In these cases, since the oxidizing agent can be selectively supplied to the region where the oxide pattern 50 is to be formed without using the mask of the photoresist film 46, the photoresist film 46 need not be formed.

また、導電層44の表層部を酸化するための酸化剤は、上記に限定されるものではなく、様々な酸化剤を適宜用いることができる。   Moreover, the oxidizing agent for oxidizing the surface layer part of the conductive layer 44 is not limited to the above, and various oxidizing agents can be used as appropriate.

また、上記実施形態では、PVD法によりCuのシード層40を形成する場合を例に説明したが、シード層40はCu膜に限定されるものではない。例えば、Cu合金のシード層40を形成してもよい。   In the above embodiment, the case where the Cu seed layer 40 is formed by the PVD method has been described as an example. However, the seed layer 40 is not limited to the Cu film. For example, a Cu alloy seed layer 40 may be formed.

また、上記実施形態では、電気めっき法によりCuのめっき膜42を形成する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電気めっき法によりCu合金のめっき膜42を形成してもよい。   In the above embodiment, the case where the Cu plating film 42 is formed by electroplating has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the Cu alloy plating film 42 may be formed by electroplating.

また、上記実施形態では、電気めっき法により、Cuのめっき膜62を形成する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電気めっき法によりCu合金のめっき膜62を形成してもよい。   In the above embodiment, the case where the Cu plating film 62 is formed by electroplating has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the Cu alloy plating film 62 may be formed by electroplating.

また、第3乃至第7実施形態では、PVD法により形成したCu膜40と電気めっき法により形成しためっき膜42とにより導電層44を形成したが、PVD法により形成したCu膜40aだけで導電層44を形成してもよい。この場合には、PVD法により形成するCu膜40aを厚めに形成することが好ましい。   In the third to seventh embodiments, the conductive layer 44 is formed by the Cu film 40 formed by the PVD method and the plating film 42 formed by the electroplating method. However, the conductive layer 44 is conductive only by the Cu film 40a formed by the PVD method. Layer 44 may be formed. In this case, it is preferable to form a thick Cu film 40a formed by the PVD method.

また、上記実施形態では、シード層40、めっき膜42、めっき膜62の材料としてCuを含む材料を用いたが、これに限定されるものではない。シード層40、めっき膜42、めっき膜62の材料として、例えば、アルミニウムを含む材料、タングステンを含む材料、又は、銀を含む材料を用いてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the material containing Cu was used as a material of the seed layer 40, the plating film 42, and the plating film 62, it is not limited to this. As the material of the seed layer 40, the plating film 42, and the plating film 62, for example, a material containing aluminum, a material containing tungsten, or a material containing silver may be used.

上記実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。   Regarding the above embodiment, the following additional notes are disclosed.

(付記1)
半導体基板の一方の主面上に、第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層の表層部を酸化することにより、酸化物パターンを形成する工程と、
前記酸化物パターンに対する研磨速度より速い研磨速度で前記第1の導電層を研磨することにより、前記酸化物パターンが存在していた領域に前記第1の導電層の導電パターンを形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 1)
Forming a first conductive layer on one main surface of the semiconductor substrate;
Oxidizing the surface layer portion of the first conductive layer to form an oxide pattern;
Forming the conductive pattern of the first conductive layer in a region where the oxide pattern was present by polishing the first conductive layer at a polishing rate faster than the polishing rate for the oxide pattern. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

(付記2)
付記1記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電層を形成する工程の前に、前記半導体基板の前記一方の主面側に開口部を形成する工程を更に有し、
前記第1の導電層を形成する工程では、前記第1の導電層を前記開口部内にも形成し、
前記酸化物パターンを形成する工程では、前記開口部の周囲における前記第1の導電層の前記表層部にも前記酸化物パターンを形成し、
前記導電パターンを形成する工程では、前記開口部の周囲にも前記導電パターンを形成し、
前記導電パターンを形成する工程の後、電気めっき法により、前記開口部内の前記第1の導電層上に、第2の導電層を形成する工程と、前記開口部内を除く領域の前記第2の導電層及び前記第1の導電層を研磨除去することにより、前記第1の導電層及び前記第2の導電層を含むビアを形成する工程とを更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 2)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to attachment 1,
Prior to the step of forming the first conductive layer, the method further includes a step of forming an opening on the one main surface side of the semiconductor substrate,
In the step of forming the first conductive layer, the first conductive layer is also formed in the opening,
In the step of forming the oxide pattern, the oxide pattern is also formed in the surface layer portion of the first conductive layer around the opening,
In the step of forming the conductive pattern, the conductive pattern is also formed around the opening,
After the step of forming the conductive pattern, a step of forming a second conductive layer on the first conductive layer in the opening by electroplating, and the second of the region excluding the inside of the opening. And further forming a via including the first conductive layer and the second conductive layer by polishing and removing the conductive layer and the first conductive layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: .

(付記3)
付記2記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸化物パターンを形成する工程では、前記半導体基板の前記周縁部に達する前記酸化物パターンを形成し、
前記導電パターンを形成する工程では、前記半導体基板の前記周縁部に達する前記導電パターンを形成し、
前記第2の導電層を形成する工程では、電気めっき用の電源に電気的に接続されたコンタクトピンを前記半導体基板の前記周縁部の前記導電パターンに接続する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 3)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to attachment 2,
In the step of forming the oxide pattern, the oxide pattern reaching the peripheral edge of the semiconductor substrate is formed,
In the step of forming the conductive pattern, the conductive pattern reaching the peripheral edge of the semiconductor substrate is formed,
In the step of forming the second conductive layer, a contact pin electrically connected to a power source for electroplating is connected to the conductive pattern on the peripheral portion of the semiconductor substrate. Method.

(付記4)
付記2又は3記載の半導体装置の製造方法において、
前記ビアを形成する工程の後、前記半導体基板の他方の主面側を研削することにより、前記ビアの下端を露出させる工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 4)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to attachment 2 or 3,
After the step of forming the via, the method further comprises the step of exposing the lower end of the via by grinding the other main surface side of the semiconductor substrate.

(付記5)
付記2乃至4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記開口部を形成する工程の後、前記第1の導電層を形成する工程の前に、前記半導体基板上及び前記開口部内にバリアメタル膜を形成する工程を更に有し、
前記導電パターンを形成する工程では、前記バリアメタル膜の表面が露出するまで前記前記第1の導電層を研磨し、
前記ビアを形成する工程では、前記開口部内を除く領域の前記バリア膜を更に研磨除去する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 5)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 2 to 4,
After the step of forming the opening, and before the step of forming the first conductive layer, further comprising a step of forming a barrier metal film on the semiconductor substrate and in the opening,
In the step of forming the conductive pattern, the first conductive layer is polished until the surface of the barrier metal film is exposed,
In the step of forming the via, the barrier film in a region excluding the inside of the opening is further polished and removed.

(付記6)
付記5記載の半導体装置の製造方法において、
前記開口部を形成する工程の後、前記バリアメタル膜を形成する工程の前に、前記半導体基板上及び前記開口部内に絶縁膜を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 6)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to attachment 5,
A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of forming an insulating film on the semiconductor substrate and in the opening after the step of forming the opening and before the step of forming the barrier metal film. .

(付記7)
付記1乃至6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電層は、Cuを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 7)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 6,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first conductive layer contains Cu.

(付記8)
付記2乃至6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の導電層は、Cuを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 8)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 2 to 6,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second conductive layer contains Cu.

(付記9)
付記1乃至8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸化物パターンを形成する工程では、希硫酸を用いた処理、希硫酸の蒸気を用いた処理、水素ガスを溶解させた水を用いた処理、オゾンガスを用いた処理、オゾン水を用いた処理、又は、酸素を含む雰囲気中におけるプラズマ処理により、前記第1の導電層の前記表層部を酸化する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 9)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 8,
In the step of forming the oxide pattern, a treatment using dilute sulfuric acid, a treatment using dilute sulfuric acid vapor, a treatment using water in which hydrogen gas is dissolved, a treatment using ozone gas, and a treatment using ozone water. Alternatively, the surface layer portion of the first conductive layer is oxidized by plasma treatment in an atmosphere containing oxygen. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

(付記10)
付記1乃至9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸化物パターンを形成する工程は、前記第1の導電層上にフォトレジスト膜を形成する工程と、前記第1の導電層を露出する開口部を前記フォトレジスト膜に形成する工程と、前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記第1の導電層の前記表層部を酸化する工程と、前記フォトレジスト膜を除去する工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 10)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 9,
The step of forming the oxide pattern includes a step of forming a photoresist film on the first conductive layer, a step of forming an opening exposing the first conductive layer in the photoresist film, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of oxidizing the surface layer portion of the first conductive layer using a photoresist film as a mask; and a step of removing the photoresist film.

(付記11)
付記1乃至10のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電層を形成する工程は、物理気相成長法により第1の導電膜を形成する工程と、電気めっき法により第2の導電膜を形成する工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 11)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 10,
The step of forming the first conductive layer includes a step of forming a first conductive film by physical vapor deposition and a step of forming a second conductive film by electroplating. A method for manufacturing a semiconductor device.

(付記12)
付記1乃至10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電層を形成する工程では、物理気相成長法により前記第1の導電層を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 12)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 10,
In the step of forming the first conductive layer, the first conductive layer is formed by physical vapor deposition.

2…トランジスタが形成される領域
4…貫通ビアが形成される領域
6…導通用のパターンが形成される領域
8…半導体ウェハの周縁部の領域
10…半導体基板、半導体ウェハ
11…半導体チップ
12…素子分離領域
13…ビアが形成される箇所
14…ゲート電極
16…ソース/ドレイン領域
18…トランジスタ
20…層間絶縁膜
22…コンタクトホール
24…導体プラグ
26…SiC膜
28…層間絶縁膜
30…フォトレジスト膜
32…開口部
34…開口部
36…絶縁膜
38…バリアメタル膜
40…Cu膜、シード層
42…めっき膜、Cu膜
44…導電層
44a…導通用のパターン
46…フォトレジスト膜
48…開口部
49…酸化剤、希硫酸
50…酸化物、酸化物層、酸化物パターン
52…スクライブライン領域
54…給電・ローターユニット
56…クランプ
58…メッキ槽
60…絶縁部材
62…めっき膜、導電層
64…ビア、貫通ビア、貫通電極
66…層間絶縁膜
68…開口部
70a…中継配線
70b…配線
72…層間絶縁膜
74…層間絶縁膜
76…コンタクトホール
78…溝
80…導体プラグ
82a…中継配線
82b…配線
84…層間絶縁膜
86…層間絶縁膜
88…コンタクトホール
90…溝
92…導体プラグ
94a…中継配線
94b…配線
96…保護膜
98…開口部
100…電極パッド
102…多層配線構造
104…支持体
106…希硫酸の蒸気
108…水素機能水
110…オゾン水
202…トランジスタが形成される領域
204…貫通ビアが形成される領域
208…半導体ウェハの周縁部の領域
210…シリコン基板、シリコンウェハ
211…めっき液
212…素子分離領域
214…ゲート電極
216…ソース/ドレイン領域
218…トランジスタ
220…層間絶縁膜
222…コンタクトホール
224…導体プラグ
230…フォトレジスト膜
232…開口部
234…開口部
236…絶縁膜
238…バリアメタル膜
240…シード層
242…めっき膜
264…ビア、貫通ビア
302…多層配線構造
2 ... A region where a transistor is formed 4 ... A region where a through via is formed 6 ... A region where a conductive pattern is formed 8 ... A peripheral region 10 of a semiconductor wafer ... A semiconductor substrate, a semiconductor wafer 11 ... A semiconductor chip 12 ... Element isolation region 13 ... Location where via is formed 14 ... Gate electrode 16 ... Source / drain region 18 ... Transistor 20 ... Interlayer insulating film 22 ... Contact hole 24 ... Conductor plug 26 ... SiC film 28 ... Interlayer insulating film 30 ... Photoresist Film 32 ... Opening 34 ... Opening 36 ... Insulating film 38 ... Barrier metal film 40 ... Cu film, seed layer 42 ... Plating film, Cu film 44 ... Conductive layer 44a ... Conductive pattern 46 ... Photoresist film 48 ... Opening Portion 49 ... Oxidant, dilute sulfuric acid 50 ... Oxide, oxide layer, oxide pattern 52 ... Scribe line region 54 ... Power feeding / rotor unit 6 ... Clamp 58 ... Plating tank 60 ... Insulating member 62 ... Plating film, conductive layer 64 ... Via, through via, through electrode 66 ... Interlayer insulating film 68 ... Opening 70a ... Relay wiring 70b ... Wiring 72 ... Interlayer insulating film 74 ... Interlayer insulating film 76 ... contact hole 78 ... groove 80 ... conductor plug 82a ... relay wiring 82b ... wiring 84 ... interlayer insulating film 86 ... interlayer insulating film 88 ... contact hole 90 ... groove 92 ... conductor plug 94a ... relay wiring 94b ... wiring 96 ... Protective film 98 ... Opening part 100 ... Electrode pad 102 ... Multilayer wiring structure 104 ... Support 106 ... Dilute sulfuric acid vapor 108 ... Hydrogen functional water 110 ... Ozone water 202 ... Transistor formation region 204 ... Through via is formed Region 208 ... region 210 around the periphery of the semiconductor wafer ... silicon substrate, silicon wafer 211 ... plating solution 212 ... element isolation region 14 ... Gate electrode 216 ... Source / drain region 218 ... Transistor 220 ... Interlayer insulating film 222 ... Contact hole 224 ... Conductor plug 230 ... Photoresist film 232 ... Opening 234 ... Opening 236 ... Insulating film 238 ... Barrier metal film 240 ... Seed layer 242 ... plated film 264 ... via, through via 302 ... multilayer wiring structure

Claims (6)

半導体基板の一方の主面上に、第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層の表層部を酸化することにより、酸化物パターンを形成する工程と、
前記酸化物パターンに対する研磨速度より速い研磨速度で前記第1の導電層を研磨することにより、前記酸化物パターンが存在していた領域に前記第1の導電層の導電パターンを形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first conductive layer on one main surface of the semiconductor substrate;
Oxidizing the surface layer portion of the first conductive layer to form an oxide pattern;
Forming the conductive pattern of the first conductive layer in a region where the oxide pattern was present by polishing the first conductive layer at a polishing rate faster than the polishing rate for the oxide pattern. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電層を形成する工程の前に、前記半導体基板の前記一方の主面側に開口部を形成する工程を更に有し、
前記第1の導電層を形成する工程では、前記第1の導電層を前記開口部内にも形成し、
前記酸化物パターンを形成する工程では、前記開口部の周囲における前記第1の導電層の表層部にも前記酸化物パターンを形成し、
前記導電パターンを形成する工程では、前記開口部の周囲にも前記導電パターンを形成し、
前記導電パターンを形成する工程の後、電気めっき法により、前記開口部内の前記第1の導電層上に、第2の導電層を形成する工程と、前記開口部内を除く領域の前記第2の導電層及び前記第1の導電層を研磨除去することにより、前記第1の導電層及び前記第2の導電層を含むビアを形成する工程とを更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
Prior to the step of forming the first conductive layer, the method further includes a step of forming an opening on the one main surface side of the semiconductor substrate,
In the step of forming the first conductive layer, the first conductive layer is also formed in the opening,
In the step of forming the oxide pattern, the oxide pattern is also formed on a surface layer portion of the first conductive layer around the opening,
In the step of forming the conductive pattern, the conductive pattern is also formed around the opening,
After the step of forming the conductive pattern, a step of forming a second conductive layer on the first conductive layer in the opening by electroplating, and the second of the region excluding the inside of the opening. And further forming a via including the first conductive layer and the second conductive layer by polishing and removing the conductive layer and the first conductive layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: .
請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸化物パターンを形成する工程では、前記半導体基板の前記周縁部に達する前記酸化物パターンを形成し、
前記導電パターンを形成する工程では、前記半導体基板の前記周縁部に達する前記導電パターンを形成し、
前記第2の導電層を形成する工程では、電気めっき用の電源に電気的に接続されたコンタクトピンを前記半導体基板の前記周縁部の前記導電パターンに接続する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
In the step of forming the oxide pattern, the oxide pattern reaching the peripheral edge of the semiconductor substrate is formed,
In the step of forming the conductive pattern, the conductive pattern reaching the peripheral edge of the semiconductor substrate is formed,
In the step of forming the second conductive layer, a contact pin electrically connected to a power source for electroplating is connected to the conductive pattern on the peripheral portion of the semiconductor substrate. Method.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電層は、Cuを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first conductive layer contains Cu.
請求項2又は3記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の導電層は、Cuを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device of Claim 2 or 3,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second conductive layer contains Cu.
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸化物パターンを形成する工程では、希硫酸を用いた処理、希硫酸の蒸気を用いた処理、水素ガスを溶解させた水を用いた処理、オゾンガスを用いた処理、オゾン水を用いた処理、又は、酸素を含む雰囲気中におけるプラズマ処理により、前記第1の導電層の前記表層部を酸化する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
In the step of forming the oxide pattern, a treatment using dilute sulfuric acid, a treatment using dilute sulfuric acid vapor, a treatment using water in which hydrogen gas is dissolved, a treatment using ozone gas, and a treatment using ozone water. Alternatively, the surface layer portion of the first conductive layer is oxidized by plasma treatment in an atmosphere containing oxygen. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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