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JPH11297700A - Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JPH11297700A
JPH11297700A JP10462998A JP10462998A JPH11297700A JP H11297700 A JPH11297700 A JP H11297700A JP 10462998 A JP10462998 A JP 10462998A JP 10462998 A JP10462998 A JP 10462998A JP H11297700 A JPH11297700 A JP H11297700A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
junction
integrated circuit
circuit device
semiconductor integrated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10462998A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junji Noguchi
純司 野口
Hide Yamaguchi
日出 山口
Nobuo Owada
伸郎 大和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP10462998A priority Critical patent/JPH11297700A/en
Publication of JPH11297700A publication Critical patent/JPH11297700A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 CMP法を使って形成されるメタル配線やメ
タルプラグの腐蝕を確実に防止する。 【解決手段】 終端抵抗素子(R)を構成するp型半導
体領域4の上方には、例えばCu膜からなる遮光層20
が形成されている。遮光層20は、酸化シリコン膜21
の上部に堆積したCu膜をCMP法でポリッシングして
第2層目の配線17〜19を形成する工程で同時に形成
され、p型半導体領域4のほぼ全域を覆うような広い面
積を有している。この遮光層20をp型半導体領域4の
上方に配置することにより、Cu膜をCMP法でポリッ
シングして配線17〜19を形成する工程でp型半導体
領域4に光が入射するのを防ぐことができるので、pn
接合に光が入射することによって生じる光電流に起因す
る配線17〜19の腐食が防止される。
(57) [Problem] To reliably prevent corrosion of a metal wiring or a metal plug formed by using a CMP method. SOLUTION: Above a p-type semiconductor region 4 constituting a terminating resistance element (R), a light shielding layer 20 made of, for example, a Cu film is provided.
Are formed. The light shielding layer 20 is made of a silicon oxide film 21
Is formed at the same time as the step of forming the second-layer wirings 17 to 19 by polishing the Cu film deposited on the upper portion by the CMP method, and has a wide area covering almost the entire area of the p-type semiconductor region 4. I have. By disposing the light-shielding layer 20 above the p-type semiconductor region 4, it is possible to prevent light from entering the p-type semiconductor region 4 in the step of forming the wirings 17 to 19 by polishing the Cu film by the CMP method. Pn
Corrosion of the wirings 17 to 19 due to photocurrent generated by light entering the junction is prevented.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造技術に関し、特に、化学的機械研磨
(Chemical Mechanical Polishing ;CMP)法によっ
て形成されたメタル配線を有する半導体集積回路装置に
適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a manufacturing technique thereof, and more particularly, to a semiconductor integrated circuit device having metal wiring formed by a chemical mechanical polishing (CMP) method. Effective technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、LSIの配線形成方法として、ス
パッタリング法などを用いてシリコン基板(ウエハ)上
にアルミニウム(Al)合金膜あるいはタングステン
(W)などの高融点金属膜を堆積した後、フォトレジス
ト膜をマスクにしたドライエッチングで上記メタル膜を
パターニングする方法が一般的に用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming an LSI wiring, a high melting point metal film such as an aluminum (Al) alloy film or tungsten (W) is deposited on a silicon substrate (wafer) by using a sputtering method or the like, and then a photolithography is performed. A method of patterning the metal film by dry etching using a resist film as a mask is generally used.

【0003】しかし、近年のLSIの微細化により、上
記した方法では配線幅の微細化による配線抵抗の増大が
顕著となり、特に高性能なロジックLSIにおいては、
その性能を阻害する大きな要因となってきた。そこで最
近では、例えば「1993VMIC(VLSI Multilevel
Interconnection Conference)予稿集」、p15〜p2
1に記載されているように、シリコン基板上の絶縁膜に
あらかじめ溝を形成しておき、この溝の内部を含む絶縁
膜の上にAlよりも電気抵抗が小さいCu膜を堆積した
後、溝の外部の不要なCu膜を化学的機械研磨(Chemic
al Mechanical Polishing ;CMP)法でポリッシュバ
ックして溝の内部にCu配線を形成する、いわゆるダマ
シンプロセスの導入が進められている。
However, due to the recent miniaturization of LSIs, the above-mentioned method has a remarkable increase in wiring resistance due to the miniaturization of wiring width, and particularly in high-performance logic LSIs,
It has become a major factor that hinders its performance. Therefore, recently, for example, "1993 VMIC (VLSI Multilevel
Interconnection Conference) Proceedings ", p15-p2
As described in 1, a groove is previously formed in an insulating film on a silicon substrate, and a Cu film having an electric resistance smaller than that of Al is deposited on the insulating film including the inside of the groove. Unnecessary Cu film on the outside is chemically and mechanically polished (Chemic
A so-called damascene process, in which a Cu wiring is formed inside a groove by polishing back by an al mechanical polishing (CMP) method, is being promoted.

【0004】上記のダマシンプロセスでは、配線幅の微
細化に伴って溝の幅が狭くなると、溝の内部にCu膜を
完全に埋め込むことが困難になることから、例えば「1
995 VMIC予稿集」、p308〜p314に記載
されているように、スパッタリング法で堆積したCu膜
をリフローして溝内に流し込む技術や、例えば株式会社
プレスジャーナル、1997年11月20日発行の「月
刊セミコンダクターワールド」p308〜p314に記
載されているように、スパッタ−リフロー法よりもステ
ップカバレージの良いCVD法や電気メッキ法でCu膜
を成膜する技術の導入も進められている。
In the above damascene process, if the width of the groove becomes narrower as the wiring width becomes finer, it becomes difficult to completely bury the Cu film inside the groove.
995 VMIC Proceedings ", pp. 308 to 314, a technique of reflowing a Cu film deposited by a sputtering method into a groove, and a technique disclosed in, for example, Press Journal Co., Ltd., November 20, 1997. As described in “Monthly Semiconductor World”, pp. 308 to 314, introduction of a technique of forming a Cu film by a CVD method or an electroplating method, which has better step coverage than the sputter-reflow method, is also in progress.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のダマシンプロセ
スでは、上記したいずれの方法でCu膜を成膜する場合
でも、溝の外部の絶縁膜上に残った不要なCu膜をCM
P法でポリッシュバックする工程が必要である。ところ
が、CMP法でCu膜をポリッシングすると、Cuの一
部がスラリ中に溶出し、これが原因となってCu配線が
腐蝕する結果、オープン不良やショート不良が発生する
ことがある。このようなCu配線の腐蝕は、シリコン基
板に形成されたpn接合(MOSトランジスタのソー
ス、ドレイン、バイポーラトランジスタのコレクタ、ベ
ース、エミッタ、拡散抵抗素子など)に接続されたCu
配線において特徴的に発生する。また、Cu膜ほど顕著
ではないが、他のメタル膜(例えばW膜、Al合金膜な
ど)をCMP法でポリッシングして配線を形成したり、
接続孔内にプラグを埋め込んだりする場合にも腐蝕が発
生することがある。
In the conventional damascene process, the unnecessary Cu film remaining on the insulating film outside the groove is removed by CM even when the Cu film is formed by any of the above methods.
A step of polishing back by the P method is required. However, when the Cu film is polished by the CMP method, a part of Cu is eluted into the slurry, which may cause corrosion of the Cu wiring, resulting in an open defect or a short circuit. Such corrosion of the Cu wiring is caused by Cu connected to a pn junction (a source and a drain of a MOS transistor, a collector, a base, an emitter, and a diffusion resistance element of a bipolar transistor) formed on a silicon substrate.
It occurs characteristically in wiring. Although not as remarkable as the Cu film, another metal film (for example, a W film or an Al alloy film) is polished by a CMP method to form a wiring,
Corrosion may also occur when plugs are embedded in the connection holes.

【0006】図17(a)は、pn接合の起電力発生機
構を示すモデル図、同図(b)は、pn接合の光照射時
と暗時のI−V特性を示すグラフ、図18は、Cu配線
の腐蝕発生機構を示すモデル図である。
FIG. 17A is a model diagram showing an electromotive force generation mechanism of a pn junction, FIG. 17B is a graph showing IV characteristics of the pn junction at the time of light irradiation and at the time of darkness, and FIG. FIG. 4 is a model diagram showing a corrosion generation mechanism of a Cu wiring.

【0007】図17(a)に示すように、pn接合に光
が入射すると、シリコンの光起電力効果によってp側が
+、n側が−の外部電圧(〜0.6V)が発生し、同図
(b)に示すように、pn接合のI−V特性がシフトす
る。そのため、図18に示すように、Cu膜をポリッシ
ングしてCu配線を形成する際、ウエハ表面に付着した
スラリ希釈液を通じて両電極間に短絡電流が流れ、pn
接合のp側(+側)に接続されたCu配線の表面からC
u+イオンが解離して配線腐蝕を引き起こす。
As shown in FIG. 17A, when light is incident on the pn junction, an external voltage (up to 0.6 V) of + on the p-side and-on the n-side is generated due to the photovoltaic effect of silicon. As shown in (b), the IV characteristic of the pn junction shifts. Therefore, as shown in FIG. 18, when the Cu film is polished to form the Cu wiring, a short-circuit current flows between the two electrodes through the slurry diluting liquid attached to the wafer surface, and pn
C from the surface of the Cu wiring connected to the p-side (+ side) of the junction
The u + ions dissociate and cause wiring corrosion.

【0008】図19は、電圧印加時におけるスラリ濃度
(%)とCuのエッチング(溶出)速度との関係を示す
グラフである。図示のように、スラリ濃度が100%の
ときにはCuの溶出速度は比較的小さいが、スラリがあ
る程度水で希釈されると急激に溶出速度が増大すること
が判る。
FIG. 19 is a graph showing the relationship between the slurry concentration (%) and the etching (elution) rate of Cu when a voltage is applied. As shown in the figure, when the slurry concentration is 100%, the elution rate of Cu is relatively small, but it can be seen that the elution rate rapidly increases when the slurry is diluted to some extent with water.

【0009】以上のことから、水で希釈されたスラリが
シリコンウエハの表面に付着している状態でpn接合に
光が入射すると、Cuの溶出が顕著になって腐蝕が引き
起こされるといえる。具体的には、例えばポリッシング
後のリンス工程や後洗浄工程でウエハを保管する時のよ
うに、ウエハの表面に純水で希釈されたスラリが付着し
ているときにpn接合に光が入射するとCu配線の腐蝕
が発生する。
From the above, it can be said that when light is incident on the pn junction in a state where the slurry diluted with water is attached to the surface of the silicon wafer, the elution of Cu becomes remarkable, causing corrosion. Specifically, for example, when light is incident on the pn junction when slurry diluted with pure water is attached to the surface of the wafer, such as when the wafer is stored in a rinsing step after polishing or a post-cleaning step. Corrosion of the Cu wiring occurs.

【0010】また、Cu配線の腐蝕が発生し易い条件を
本発明者が調査した結果、次のようなことも判明した。
これを図20、図21を参照しながら説明すると、 (1)腐蝕は、光電流値(Isc)に依存するが、外部電
圧値(V)には依存しない(但し、V>0)。
The present inventor has investigated the conditions under which the corrosion of the Cu wiring is likely to occur, and as a result, the following has been found.
This will be described with reference to FIGS. 20 and 21. (1) Corrosion depends on the photocurrent value (Isc) but does not depend on the external voltage value (V) (where V> 0).

【0011】(2)光電流値は、pn接合の面積が大き
い程増加し、特に約100μm2 以上の大面積のpn接
合に接続された配線やプラグに腐蝕が発生し易い。
(2) The photocurrent value increases as the area of the pn junction increases, and particularly, the wiring and plug connected to the pn junction having a large area of about 100 μm 2 or more are likely to be corroded.

【0012】(3)光電流値は、外部抵抗が小さい程増
加する。すなわち、スラリ希釈液の抵抗は、通常pn接
合の拡散抵抗より・かに大きいが、電極間の距離が短く
なって液抵抗が小さくなると、光電流値が増加して腐蝕
が加速される。
(3) The photocurrent value increases as the external resistance decreases. In other words, the resistance of the slurry diluent is usually much higher than the diffusion resistance of the pn junction, but when the distance between the electrodes is short and the liquid resistance is low, the photocurrent value increases and corrosion is accelerated.

【0013】そこでこのことから、Cu配線の腐蝕を防
止する対策として、CMP装置とこれに接続される洗浄
装置とを暗室内に設置してウエハの表面に照明光などが
当たらないようにすることが考えられる。しかし、この
対策は、作業中にウエハの状態を視認できないという問
題があり、また作業中に装置に何らかのトラブルが発生
したときのことを考えると好ましい対策とはいえない。
Therefore, as a countermeasure for preventing corrosion of the Cu wiring, a CMP apparatus and a cleaning apparatus connected to the CMP apparatus must be installed in a dark room so that illumination light or the like does not hit the surface of the wafer. Can be considered. However, this countermeasure has a problem that the state of the wafer cannot be visually recognized during the operation, and is not a preferable countermeasure in view of a case where some trouble occurs in the apparatus during the operation.

【0014】本発明の目的は、CMP法を使って形成さ
れるメタル配線やメタルプラグの腐蝕を確実に防止する
ことのできる技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of reliably preventing corrosion of a metal wiring or a metal plug formed by using a CMP method.

【0015】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0017】本発明の半導体集積回路装置は、半導体基
板の主面上の絶縁膜に凹溝が形成され、前記凹溝の内部
には、前記凹溝の内部を含む前記絶縁膜上に成膜したメ
タル膜を化学的機械研磨法でポリッシングすることによ
って形成した配線またはプラグが埋め込まれており、前
記半導体基板の主面に形成されたpn接合の上部には、
前記メタル膜からなる遮光層が前記pn接合を覆うよう
に配置されている。
In the semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a concave groove is formed in an insulating film on a main surface of a semiconductor substrate, and a film is formed inside the concave groove on the insulating film including the inside of the concave groove. A wiring or plug formed by polishing the formed metal film by a chemical mechanical polishing method is embedded, and an upper part of a pn junction formed on a main surface of the semiconductor substrate is
A light shielding layer made of the metal film is disposed so as to cover the pn junction.

【0018】本発明の半導体集積回路装置の製造方法
は、以下の工程を含んでいる。
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes the following steps.

【0019】(a)半導体基板の主面上に絶縁膜を形成
した後、配線形成領域または接続孔形成領域の前記絶縁
膜に第1の凹溝を形成すると共に、前記半導体基板の主
面に形成されたpn接合の上部の前記絶縁膜に第2の凹
溝を形成する工程、(b)前記第1および第2の凹溝の
内部を含む前記絶縁膜上にメタル膜を成膜した後、前記
絶縁膜上の前記メタル膜を化学的機械研磨法でポリッシ
ングすることにより、前記第1の凹溝の内部に前記メタ
ル膜からなる配線またはプラグを形成すると共に、前記
第2の凹溝の内部に前記メタル膜からなる遮光層を形成
する工程。
(A) After forming an insulating film on the main surface of the semiconductor substrate, a first concave groove is formed in the insulating film in the wiring forming region or the connection hole forming region, and the first concave groove is formed on the main surface of the semiconductor substrate. Forming a second groove in the insulating film above the formed pn junction, and (b) forming a metal film on the insulating film including the inside of the first and second grooves. Forming a wiring or plug made of the metal film inside the first groove by polishing the metal film on the insulating film by a chemical mechanical polishing method; Forming a light-shielding layer made of the metal film therein.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, the same members are denoted by the same reference numerals, and a repeated description thereof will be omitted.

【0021】図1は、本発明の一実施の形態であるCM
OS−ロジックLSIが形成された半導体基板の要部断
面図である。
FIG. 1 shows a CM according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate on which an OS-logic LSI is formed.

【0022】例えばp型の単結晶シリコンからなる半導
体基板1の主面には、n型ウエル2nとp型ウエル2p
とが形成されている。p型ウエル2pの一部にはCMO
S回路の一部を構成するnチャネル型MISFET(Q
n)が形成されており、n型ウエル2nの一部には終端
抵抗素子(R)を構成するp型半導体領域4が形成され
ている。また、図示は省略するが、フィールド酸化膜3
によって隔てられたn型ウエル2nの他の領域には、C
MOS回路の他の一部を構成するpチャネル型MISF
ETが形成されている。
For example, an n-type well 2n and a p-type well 2p are formed on the main surface of a semiconductor substrate 1 made of p-type single crystal silicon.
Are formed. CMO is part of the p-type well 2p
An n-channel MISFET (Q
n) is formed, and a p-type semiconductor region 4 constituting the terminating resistance element (R) is formed in a part of the n-type well 2n. Although not shown, the field oxide film 3
Other regions of the n-type well 2n separated by
P-channel type MISF forming another part of MOS circuit
ET is formed.

【0023】nチャネル型MISFET(Qn)は、主
としてゲート酸化膜5、ゲート電極6、ソース(n型半
導体領域7)およびドレイン(n型半導体領域7)によ
り構成されており、ソース(n型半導体領域7)および
ドレイン(n型半導体領域7)のそれぞれには、nチャ
ネル型MISFET(Qn)を覆う酸化シリコン膜8に
形成されたコンタクトホール(接続孔)9を通じて第1
層目の配線11、12、13が電気的に接続されてい
る。また、終端抵抗素子(R)を構成するp型半導体領
域4は、nチャネル型MISFET(Qn)のソース、
ドレインを構成するn型半導体領域7よりも広い面積を
有しており、その両端部には終端抵抗素子(R)を覆う
酸化シリコン膜8に形成されたコンタクトホール(接続
孔)10を通じて第1層目の配線14、15が電気的に
接続されている。第1層目の配線11〜15は、例えば
W膜からなる。
The n-channel type MISFET (Qn) mainly includes a gate oxide film 5, a gate electrode 6, a source (n-type semiconductor region 7) and a drain (n-type semiconductor region 7). Each of the region 7) and the drain (n-type semiconductor region 7) has a first contact hole (connection hole) 9 formed in a silicon oxide film 8 covering the n-channel MISFET (Qn).
The wirings 11, 12, and 13 of the layer are electrically connected. Further, the p-type semiconductor region 4 forming the terminating resistance element (R) includes a source of the n-channel MISFET (Qn),
It has a larger area than the n-type semiconductor region 7 constituting the drain, and has a first end through a contact hole (connection hole) 10 formed in the silicon oxide film 8 covering the terminating resistance element (R) at both ends. The wirings 14 and 15 of the layer are electrically connected. The first-layer wirings 11 to 15 are made of, for example, a W film.

【0024】第1層目の配線11〜15の上部には、例
えば酸化シリコン膜からなる第1層目の層間絶縁膜16
が形成されており、さらにその上部には第2層目の配線
17〜19と酸化シリコン膜21とが形成されている。
第2層目の配線17〜19は、例えばCu膜からなり、
層間絶縁膜16に形成されたスルーホール22〜25を
通じて前記第1層目の配線11〜15と電気的に接続さ
れている。スルーホール22〜25の内部には、例えば
W膜からなるプラグ26が埋め込まれている。第2層目
の配線17〜19は、酸化シリコン膜21の上部に堆積
したCu膜をCMP法でポリッシングすることにより形
成される。また、プラグ26は、層間絶縁膜16の上部
に堆積したW膜をCMP法でポリッシングすることによ
り形成される。
On the first wirings 11 to 15, a first interlayer insulating film 16 made of, for example, a silicon oxide film is formed.
Are formed, and the second-layer wirings 17 to 19 and the silicon oxide film 21 are formed thereon.
The second-layer wirings 17 to 19 are made of, for example, a Cu film,
It is electrically connected to the first-layer wirings 11 to 15 through through holes 22 to 25 formed in the interlayer insulating film 16. A plug 26 made of, for example, a W film is embedded in the through holes 22 to 25. The second-layer wirings 17 to 19 are formed by polishing a Cu film deposited on the silicon oxide film 21 by a CMP method. The plug 26 is formed by polishing a W film deposited on the interlayer insulating film 16 by a CMP method.

【0025】終端抵抗素子(R)を構成するp型半導体
領域4の上方には、例えばCu膜からなる遮光層20が
形成されている。遮光層20は、酸化シリコン膜21の
上部に堆積したCu膜をCMP法でポリッシングして第
2層目の配線17〜19を形成する工程で同時に形成さ
れたもので、p型半導体領域4のほぼ全域を覆うような
広い面積を有している。この遮光層20をp型半導体領
域4の上方に配置することにより、Cu膜をCMP法で
ポリッシングして配線17〜19を形成する工程でp型
半導体領域4に光が入射するのを防ぐことができるの
で、pn接合に光が入射することによって生じる光電流
に起因する配線17〜19の腐食を防止することができ
る。
Above the p-type semiconductor region 4 constituting the terminating resistance element (R), a light shielding layer 20 made of, for example, a Cu film is formed. The light-shielding layer 20 is formed at the same time as the step of polishing the Cu film deposited on the silicon oxide film 21 by the CMP method to form the second-layer wirings 17 to 19. It has a large area that covers almost the entire area. By disposing the light-shielding layer 20 above the p-type semiconductor region 4, it is possible to prevent light from entering the p-type semiconductor region 4 in the step of forming the wirings 17 to 19 by polishing the Cu film by the CMP method. Therefore, it is possible to prevent the wirings 17 to 19 from being corroded due to a photocurrent generated when light enters the pn junction.

【0026】遮光層20を配置する領域は、終端抵抗素
子(R)を構成するp型半導体領域4の上方に限定され
るものではない。すなわち、nチャネル型MISFET
ソース、ドレイン(n型半導体領域7)や図示しないp
チャネル型MISFETのソース、ドレイン、あるいは
バイポーラトランジスタのエミッタ、ベース、コレクタ
など、各種半導体素子のpn接合の上方に配置すること
により、これらのpn接合に接続される配線の腐食を防
止することができる。
The region where the light-shielding layer 20 is disposed is not limited to the region above the p-type semiconductor region 4 constituting the terminating resistance element (R). That is, an n-channel MISFET
Source and drain (n-type semiconductor region 7) and p (not shown)
By arranging above the pn junction of various semiconductor elements such as the source and drain of a channel type MISFET or the emitter, base and collector of a bipolar transistor, it is possible to prevent corrosion of wiring connected to these pn junctions. .

【0027】なお、集積度の高いLSIの場合、MIS
FETのソース、ドレインやバイポーラトランジスタの
エミッタ、ベース、コレクタといったpn接合は、それ
らの面積が極めて小さいので、それらの上部にすべて遮
光層20を配置することは、配線設計上の困難が伴うだ
けなく、配線容量が増加して高速動作の妨げとなる。し
かも、光起電力(光電流)値はpn接合の面積に比例し
て増加するので、このような微小面積のpn接合に光が
入射しても光起電力(光電流)の発生は極めて小さく、
配線腐食のおそれは少ない。従って、上記した終端抵抗
素子(R)を構成するp型半導体領域4のように、比較
的面積が大きいpn接合の上方のみに選択的に遮光層2
0を配置するだけでもよい。
In the case of a highly integrated LSI, the MIS
Since the area of the pn junction such as the source and drain of the FET and the emitter, base and collector of the bipolar transistor is extremely small, arranging the light-shielding layer 20 on the pn junction not only involves difficulty in wiring design but also In addition, the wiring capacity increases, which hinders high-speed operation. In addition, since the photovoltaic (photocurrent) value increases in proportion to the area of the pn junction, the generation of photovoltaic (photocurrent) is extremely small even when light enters the pn junction having such a small area. ,
There is little risk of wiring corrosion. Therefore, like the p-type semiconductor region 4 constituting the above-described terminating resistance element (R), the light shielding layer 2 is selectively formed only above the pn junction having a relatively large area.
Only 0 may be arranged.

【0028】また、配線腐食は、pn接合のp側(+
側)に接続された配線で発生し、かつ微小面積の配線ほ
ど腐食が激しい。すなわち、大面積の配線では表面が溶
出してもその影響は僅かである。従って、pn接合のp
側(+側)に微小なパターンの配線が接続されている場
合には、そのpn接合の上方のみに選択的に遮光層20
を配置するだけでもよい。微小なパターンとは、例えば
配線幅のデザインルールが0.3μm、0.5μm、1.0μ
mの場合、それぞれ0.3μm×0.3〜0.6μm=0.09
〜0.18μm2 、0.5μm×0.5〜1.0μm=0.25〜
0.50μm2 、1.0μm×1.0〜2.0μm=1.0〜2.0
μm2 程度のパターンである。
The wiring corrosion is caused by the p-side of the pn junction (+
This occurs in the wiring connected to the side), and the smaller the wiring, the more severe the corrosion. That is, in the case of a wiring having a large area, even if the surface is eluted, the influence is small. Therefore, the pn junction p
When a fine pattern wiring is connected to the side (+ side), the light shielding layer 20 is selectively provided only above the pn junction.
May be simply arranged. The fine pattern means that the design rule of the wiring width is 0.3 μm, 0.5 μm, 1.0 μm, for example.
m, 0.3 μm × 0.3 to 0.6 μm = 0.09
0.18 μm 2 , 0.5 μm × 0.5 to 1.0 μm = 0.25 to
0.50 μm 2 , 1.0 μm × 1.0 to 2.0 μm = 1.0 to 2.0
This is a pattern of about μm 2 .

【0029】第2層目の配線17〜19および遮光層2
0の上部には、例えば酸化シリコン膜からなる第2層目
の層間絶縁膜27が形成されており、さらにその上部に
は第3層目の配線28〜30と酸化シリコン膜31とが
形成されている。第3層目の配線28〜30の上部に
は、例えば酸化シリコン膜と窒化シリコンとの積層膜か
らなるパッシベーション膜36が形成されている。
Second layer wirings 17 to 19 and light shielding layer 2
A second interlayer insulating film 27 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the upper part of the wiring layer 0, and a third layer wirings 28 to 30 and a silicon oxide film 31 are further formed on the second interlayer insulating film 27. ing. A passivation film 36 made of, for example, a stacked film of a silicon oxide film and silicon nitride is formed on the third layer wirings 28 to 30.

【0030】第3層目の配線28〜30は、例えばCu
膜からなり、層間絶縁膜27に形成されたスルーホール
32〜34を通じて第2層目の配線17〜19と接続さ
れている。スルーホール32〜34の内部には、例えば
W膜からなるプラグ26が埋め込まれている。第3層目
の配線28〜30は、酸化シリコン膜31の上部に堆積
したCu膜をCMP法でポリッシングすることにより形
成され、プラグ35は、層間絶縁膜27の上部に堆積し
たW膜をCMP法でポリッシングすることにより形成さ
れる。
The wirings 28 to 30 of the third layer are made of, for example, Cu
It is made of a film and is connected to the second-layer wirings 17 to 19 through through holes 32 to 34 formed in the interlayer insulating film 27. A plug 26 made of, for example, a W film is embedded in the through holes 32 to 34. The third-layer wirings 28 to 30 are formed by polishing a Cu film deposited on the silicon oxide film 31 by CMP, and the plug 35 is formed by polishing a W film deposited on the interlayer insulating film 27 by CMP. It is formed by polishing with a method.

【0031】次に、上記CMOS−ロジックLSIの製
造方法の一例を、図2〜図12を用いて工程順に説明す
る。
Next, an example of a method of manufacturing the CMOS-logic LSI will be described in the order of steps with reference to FIGS.

【0032】まず、図2に示すように、周知のイオン打
ち込みと選択酸化(LOCOS)法とによって半導体基
板1の主面にn型ウエル2n、p型ウエル2pおよびフ
ィールド酸化膜3を形成した後、n型ウエル2nおよび
p型ウエル2pのそれぞれの表面を熱酸化してゲート酸
化膜5を形成する。
First, as shown in FIG. 2, an n-type well 2n, a p-type well 2p and a field oxide film 3 are formed on the main surface of a semiconductor substrate 1 by well-known ion implantation and selective oxidation (LOCOS). , N-type well 2n and p-type well 2p are thermally oxidized to form gate oxide film 5.

【0033】次に、図3に示すように、p型ウエル2p
のゲート酸化膜5上にゲート電極6を形成した後、この
ゲート電極6の両側のp型ウエル2pにn型不純物(例
えばリン)をイオン打ち込みしてソース、ドレイン(n
型半導体領域7)を形成することにより、nチャネル型
MISFET(Qn)を形成する。また、図示しない領
域のn型ウエル2nのゲート酸化膜5上にゲート電極6
を形成した後、このゲート電極6の両側のn型ウエル2
nにp型不純物(例えばホウ素)をイオン打ち込みして
ソース、ドレイン(p型半導体領域)を形成することに
より、pチャネル型MISFETを形成する。また、図
示のn型ウエル2nに低濃度のp型不純物(例えばホウ
素)をイオン打ち込みしてp型半導体領域4を形成する
ことにより、終端抵抗素子(R)を形成する。ゲート電
極6は、例えば半導体基板1上にCVD法で多結晶シリ
コン膜とWシリサイド膜とを堆積した後、フォトレジス
ト膜をマスクにしたドライエッチングでこれらの膜をパ
ターニングすることにより形成する。
Next, as shown in FIG. 3, the p-type well 2p
After the gate electrode 6 is formed on the gate oxide film 5, an n-type impurity (for example, phosphorus) is ion-implanted into the p-type well 2 p on both sides of the gate electrode 6 to form a source and a drain (n).
By forming the type semiconductor region 7), an n-channel MISFET (Qn) is formed. A gate electrode 6 is formed on the gate oxide film 5 of the n-type well 2n in a region (not shown).
Is formed, the n-type wells 2 on both sides of the gate electrode 6 are formed.
By implanting a p-type impurity (for example, boron) into n to form a source and a drain (p-type semiconductor region), a p-channel MISFET is formed. Further, a low-concentration p-type impurity (for example, boron) is ion-implanted into the illustrated n-type well 2n to form the p-type semiconductor region 4, thereby forming the terminating resistance element (R). The gate electrode 6 is formed, for example, by depositing a polycrystalline silicon film and a W silicide film on the semiconductor substrate 1 by a CVD method, and then patterning these films by dry etching using a photoresist film as a mask.

【0034】次に、図4に示すように、半導体基板1上
にCVD法で酸化シリコン膜8を堆積した後、フォトレ
ジスト膜をマスクにして酸化シリコン膜8をドライエッ
チングすることにより、ソース、ドレイン(n型半導体
領域7)の上部にコンタクトホール9を形成し、p型半
導体領域4の両端部の上部にコンタクトホール10を形
成する。
Next, as shown in FIG. 4, after depositing a silicon oxide film 8 on the semiconductor substrate 1 by the CVD method, the silicon oxide film 8 is dry-etched using the photoresist film as a mask, so that the source, A contact hole 9 is formed above the drain (n-type semiconductor region 7), and a contact hole 10 is formed above both ends of the p-type semiconductor region 4.

【0035】次に、図5に示すように、酸化シリコン膜
8の上部に第1層目の配線11〜15を形成した後、こ
れらの配線11〜15の上部にCVD法で酸化シリコン
膜を堆積して第1層目の層間絶縁膜16を形成し、さら
にフォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチングで
層間絶縁膜16にスルーホール22〜25を形成する。
第1層目の配線11〜15は、例えばコンタクトホール
9、10の内部を含む酸化シリコン膜8の上部にCVD
法(またはスパッタリング法)でW膜を堆積した後、フ
ォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチングでこの
W膜をパターニングすることにより形成する。
Next, as shown in FIG. 5, after forming first-layer wirings 11 to 15 on the silicon oxide film 8, a silicon oxide film is formed on these wirings 11 to 15 by the CVD method. The first interlayer insulating film 16 is deposited to form through holes 22 to 25 in the interlayer insulating film 16 by dry etching using a photoresist film as a mask.
The first-layer wirings 11 to 15 are formed, for example, on the silicon oxide film 8 including the insides of the contact holes 9 and 10 by CVD.
After a W film is deposited by a method (or a sputtering method), the W film is formed by patterning the W film by dry etching using a photoresist film as a mask.

【0036】次に、図6に示すように、スルーホール2
2〜25の内部を含む層間絶縁膜16の上部にCVD法
でW膜40を堆積した後、このW膜40をCMP法でポ
リッシングすることにより、図7に示すように、スルー
ホール22〜25の内部にプラグ26を形成する。
Next, as shown in FIG.
After a W film 40 is deposited on the upper part of the interlayer insulating film 16 including the insides 2 to 25 by the CVD method, and the W film 40 is polished by the CMP method, as shown in FIG. The plug 26 is formed inside.

【0037】次に、図8に示すように、層間絶縁膜16
の上部にCVD法で酸化シリコン膜21を堆積した後、
フォトレジスト膜をマスクにして酸化シリコン膜21を
ドライエッチングすることにより、第2層目の配線17
〜19を形成する領域と遮光層20を形成する領域とに
凹溝41〜44を形成する。
Next, as shown in FIG.
After depositing a silicon oxide film 21 on top of the substrate by a CVD method,
The silicon oxide film 21 is dry-etched using the photoresist film as a mask, thereby forming the second-layer wiring 17.
The grooves 41 to 44 are formed in the region where the light shielding layer 20 is formed and the region where the light shielding layer 20 is formed.

【0038】次に、図9に示すように、凹溝41〜44
の内部を含む酸化シリコン膜21の上部にスパッタリン
グ法でCu膜45を堆積する。なお、凹溝41〜44の
アスペクト比が大きく、その内部にCu膜45を十分に
埋め込むことが困難な場合は、Cu膜45を堆積した
後、半導体基板1を熱処理してCu膜45をリフローさ
せ、凹溝41〜44の内部に流し込むようにしてもよ
い。あるいはスパッタ−リフロー法よりもステップカバ
レージの良いCVD法や電気メッキ法でCu膜45を成
膜してもよい。
Next, as shown in FIG.
A Cu film 45 is deposited on the silicon oxide film 21 including the inside by sputtering. When the concave grooves 41 to 44 have a large aspect ratio and it is difficult to sufficiently bury the Cu film 45 therein, after depositing the Cu film 45, the semiconductor substrate 1 is heat-treated to reflow the Cu film 45. Then, it may be poured into the concave grooves 41 to 44. Alternatively, the Cu film 45 may be formed by a CVD method or an electroplating method having better step coverage than the sputtering-reflow method.

【0039】次に、図10に示すように、Cu膜45を
CMP法でポリッシングすることにより、凹溝41〜4
4の内部に第2層目の配線17〜19と遮光層20とを
形成する。
Next, as shown in FIG. 10, the concave grooves 41 to 4 are formed by polishing the Cu film 45 by the CMP method.
4, the second-layer wirings 17 to 19 and the light-shielding layer 20 are formed.

【0040】図11は、上記したプラグ26、配線17
〜19および遮光層20の形成に用いるCMP装置の概
略図である。図示のように、このCMP装置は、上部が
開口された筐体101を有しており、この筐体101に
回転自在に取り付けられた回転軸102の上端部にはモ
ータ103によって回転駆動される研磨盤(プラテン)
104が取り付けられている。この研磨盤104の表面
には、多数の気孔を有する合成樹脂を均一に貼り付けて
形成した研磨パッド105が取り付けられている。
FIG. 11 shows the plug 26 and the wiring 17 described above.
19 is a schematic view of a CMP apparatus used for forming the light shielding layer 20. As shown in the figure, the CMP apparatus has a housing 101 having an open top, and the upper end of a rotating shaft 102 rotatably attached to the housing 101 is rotationally driven by a motor 103. Polishing machine (platen)
104 is attached. A polishing pad 105 formed by uniformly attaching a synthetic resin having a large number of pores is attached to the surface of the polishing board 104.

【0041】また、このCMP装置は、半導体基板(ウ
エハ)1を保持するためのウエハキャリア106を備え
ている。ウエハキャリア106を取り付けた駆動軸10
7は、ウエハキャリア106と一体となってモータ(図
示せず)により回転駆動され、かつ研磨盤104の上方
で上下動されるようになっている。
The CMP apparatus has a wafer carrier 106 for holding the semiconductor substrate (wafer) 1. Drive shaft 10 with wafer carrier 106 attached
Numeral 7 is rotated integrally with a wafer carrier 106 by a motor (not shown), and is moved up and down above the polishing plate 104.

【0042】半導体基板(ウエハ)1は、ウエハキャリ
ア106に設けられた真空吸着機構(図示せず)によ
り、その主面すなわち被研磨面を下向きとしてウエハキ
ャリア106に保持される。ウエハキャリア106の下
端部には、半導体基板(ウエハ)1が収容される凹部1
06aが形成されており、この凹部106a内に半導体
基板(ウエハ)1を収容すると、その被研磨面がウエハ
キャリア106の下端面とほぼ同一かあるいは僅かに突
出した状態となる。
The semiconductor substrate (wafer) 1 is held by the wafer carrier 106 with its main surface, that is, the surface to be polished facing downward, by a vacuum suction mechanism (not shown) provided on the wafer carrier 106. At the lower end of the wafer carrier 106, a concave portion 1 for accommodating the semiconductor substrate (wafer) 1 is provided.
When the semiconductor substrate (wafer) 1 is accommodated in the concave portion 106a, the surface to be polished is substantially the same as or slightly protrudes from the lower end surface of the wafer carrier 106.

【0043】研磨盤104の上方には、研磨パッド10
5の表面と半導体基板(ウエハ)1の被研磨面との間に
スラリ(S)を供給するためのスラリ供給管108が設
けられており、その下端から供給されるスラリ(S)に
よって半導体基板(ウエハ)1の被研磨面が化学的に研
磨される。
Above the polishing plate 104, a polishing pad 10
A slurry supply pipe 108 for supplying a slurry (S) is provided between the surface of the semiconductor substrate (wafer) 1 and the surface to be polished of the semiconductor substrate (wafer) 1. The surface to be polished of (wafer) 1 is chemically polished.

【0044】また、このCMP装置は、研磨パッド10
5の表面を整形(ドレッシング)するための工具である
ドレッサ109を備えている。このドレッサ109は、
研磨盤104の上方で上下動する駆動軸110の下端部
に取り付けられ、モータ(図示せず)により回転駆動さ
れるようになっている。
The CMP apparatus is provided with a polishing pad 10
5 is provided with a dresser 109 which is a tool for shaping (dressing) the surface. This dresser 109
It is attached to the lower end of a drive shaft 110 that moves up and down above the polishing plate 104 and is driven to rotate by a motor (not shown).

【0045】ドレッシングは、何枚かの半導体基板(ウ
エハ)1の研磨作業が終了した後、または1枚の半導体
基板(ウエハ)1の研磨作業が終了する毎に行われる。
あるいは研磨と同時にドレッシングを行うようにしても
よい。例えば半導体基板(ウエハ)1がウエハキャリア
106によって研磨パッド105に押し付けられ、所定
の時間研磨が行われると、ウエハキャリア106が上方
に退避移動される。次いで、ドレッサ109が下降移動
して研磨パッド105に押し付けられ、その表面が所定
の時間ドレッシングされた後、ドレッサ109が上方に
退避移動される。引き続いて他の半導体基板(ウエハ)
1がウエハキャリア106に取り付けられ、上記の研磨
工程が繰り返される。このようにして所定枚数の半導体
基板(ウエハ)1が研磨された後、研磨盤104の回転
が停止されることによって研磨作業が終了する。
The dressing is performed after the polishing of some semiconductor substrates (wafers) 1 is completed or every time the polishing of one semiconductor substrate (wafer) 1 is completed.
Alternatively, dressing may be performed simultaneously with polishing. For example, when the semiconductor substrate (wafer) 1 is pressed against the polishing pad 105 by the wafer carrier 106 and is polished for a predetermined time, the wafer carrier 106 is retracted upward. Next, the dresser 109 moves downward and is pressed against the polishing pad 105, and after its surface is dressed for a predetermined time, the dresser 109 is retracted upward. Followed by another semiconductor substrate (wafer)
1 is attached to the wafer carrier 106, and the above-mentioned polishing step is repeated. After a predetermined number of semiconductor substrates (wafers) 1 have been polished in this manner, the polishing operation is terminated by stopping the rotation of the polishing plate 104.

【0046】次に、図12に示すように、第2層目の配
線17〜19および遮光層20の上部にCVD法で酸化
シリコン膜を堆積して第2層目の層間絶縁膜27を形成
し、次いでフォトレジスト膜をマスクにしたドライエッ
チングで層間絶縁膜27にスルーホール32〜34を形
成した後、スルーホール32〜34の内部にW膜からな
るプラグ35を埋め込む。続いて、層間絶縁膜27の上
部にCVD法で酸化シリコン膜31を堆積した後、Cu
膜からなる第3層目の配線28〜30を形成する。プラ
グ35および第3層目の配線28〜30は、それぞれ前
記プラグ26および第2層目の配線17〜19と同様の
方法で形成する。
Next, as shown in FIG. 12, a silicon oxide film is deposited on the second-layer wirings 17 to 19 and the light-shielding layer 20 by a CVD method to form a second-layer interlayer insulating film 27. Then, through holes 32 to 34 are formed in the interlayer insulating film 27 by dry etching using a photoresist film as a mask, and then plugs 35 made of a W film are embedded in the through holes 32 to 34. Subsequently, after depositing a silicon oxide film 31 on the interlayer insulating film 27 by the CVD method,
Third-layer wirings 28 to 30 made of a film are formed. The plug 35 and the third-layer wirings 28 to 30 are formed in the same manner as the plug 26 and the second-layer wirings 17 to 19, respectively.

【0047】なお、第3層目の配線28〜30のうち、
pn接合のp側(+側)に接続される配線がある場合に
は、配線28〜30を形成する際、そのpn接合の上層
に遮光層を同時に形成してもよい。ただし、そのpn接
合の上層がすでに第1層目または第2層目の配線あるい
は他の遮光層で覆われている場合にはその必要はない。
It should be noted that among the wirings 28 to 30 of the third layer,
If there is a wiring connected to the p-side (+ side) of the pn junction, when forming the wirings 28 to 30, a light-shielding layer may be formed simultaneously on the pn junction. However, this is not necessary when the upper layer of the pn junction is already covered by the first or second layer wiring or another light shielding layer.

【0048】その後、第3層目の配線28〜30の上部
にCVD法で酸化シリコン膜と窒化シリコンとを堆積し
てパッシベーション膜36を形成することにより、前記
図1に示すCMOS−ロジックLSIが完成する。
Thereafter, a silicon oxide film and silicon nitride are deposited on the third wirings 28 to 30 by the CVD method to form a passivation film 36, whereby the CMOS logic LSI shown in FIG. Complete.

【0049】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0050】前記実施の形態では、スルーホールに埋め
込んだプラグを介して上層の配線と下層の配線とを接続
する場合について説明したが、本発明は、凹溝とスルー
ホールとに同時に配線を埋め込む、いわゆるデュアルダ
マシンプロセスによってCu配線を形成する場合にも適
用することができる。
In the above embodiment, the case where the upper wiring and the lower wiring are connected via the plug embedded in the through hole has been described. However, in the present invention, the wiring is embedded in the concave groove and the through hole at the same time. The present invention can be applied to a case where a Cu wiring is formed by a so-called dual damascene process.

【0051】例えば前記第2層目の配線17〜19をデ
ュアルダマシンプロセスによって形成する場合には、ま
ず図13に示すように、2枚のフォトマスクを使ったド
ライエッチングで層間絶縁膜16にスルーホール22〜
25と凹溝41〜44とを順次形成する。次に、図14
に示すように、スルーホール22〜25および凹溝41
〜44の内部を含む酸化シリコン膜21の上部にスパッ
タリング法などを用いてCu膜45を堆積した後、前記
CMP装置を使ってCu膜45をポリッシングすること
により、図15に示すように、配線17〜19と遮光層
20とを同時に形成する。
For example, when the second-layer wirings 17 to 19 are formed by a dual damascene process, first, as shown in FIG. 13, through-holes are formed in the interlayer insulating film 16 by dry etching using two photomasks. Hall 22 ~
25 and concave grooves 41 to 44 are sequentially formed. Next, FIG.
As shown in FIG.
After depositing a Cu film 45 on the upper portion of the silicon oxide film 21 including the insides of the layers 44 to 44 by using a sputtering method or the like, the Cu film 45 is polished by using the CMP apparatus, as shown in FIG. 17 to 19 and the light shielding layer 20 are simultaneously formed.

【0052】また、前記実施の形態では、pn接合(p
型半導体領域4)の上方に遮光層20を配置したが、例
えば図16(a)(平面図)および図16(b)
((a)のB−B線に沿った断面図)に示すように、p
型半導体領域(pn接合)50の上方に遮光層51を配
置すると共に、その周囲の絶縁膜52に形成した接続孔
53にメタルプラグ54を埋め込んでこれを遮光層とし
て利用してもよい。このようにした場合は、真上からだ
けでなく斜め上方からp型半導体領域50に入射する光
も同時に遮蔽されるので、このp型半導体領域50に接
続された配線の腐食をより確実に防止することができ
る。接続孔53は、例えば半導体素子と配線とを接続す
る接続孔を形成する工程で同時に形成し、メタルプラグ
54は、半導体素子と配線とを接続する接続孔にメタル
プラグを埋め込む工程で同時に形成すればよい。
In the above embodiment, the pn junction (p
The light-shielding layer 20 is disposed above the mold semiconductor region 4), for example, as shown in FIG. 16A (plan view) and FIG.
As shown in (a) a cross-sectional view along the line BB, p
The light-shielding layer 51 may be arranged above the mold semiconductor region (pn junction) 50, and a metal plug 54 may be buried in a connection hole 53 formed in the insulating film 52 around the light-shielding layer 51 and used as a light-shielding layer. In such a case, the light incident on the p-type semiconductor region 50 not only from directly above but also obliquely from above is simultaneously shielded, so that corrosion of the wiring connected to the p-type semiconductor region 50 is more reliably prevented. can do. The connection holes 53 are formed simultaneously, for example, in a step of forming a connection hole connecting the semiconductor element and the wiring, and the metal plugs 54 are formed simultaneously in a step of embedding the metal plug in the connection hole connecting the semiconductor element and the wiring. I just need.

【0053】また、前記実施の形態では、3層配線を有
するCMOS−ロジックLSIに適用した場合について
説明したが、これに限定されるものではない。本発明
は、CMP法を用いてメタル配線またはメタルプラグを
形成する各種LSIに広く適用することができる。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a CMOS-logic LSI having three-layer wiring has been described. However, the present invention is not limited to this. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to various LSIs in which a metal wiring or a metal plug is formed by using a CMP method.

【0054】[0054]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0055】本発明によれば、CMP法を使って形成さ
れるメタル配線やメタルプラグの腐蝕を確実に防止する
ことができるので、特にCu配線を使った高速LSIの
信頼性および製造歩留まりを向上させることができる。
According to the present invention, corrosion of metal wirings and metal plugs formed by using the CMP method can be reliably prevented, so that the reliability and manufacturing yield of a high-speed LSI using Cu wiring are particularly improved. Can be done.

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

【図1】本発明の一実施の形態であるCMOS−ロジッ
クLSIを示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing a CMOS-logic LSI according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態であるCMOS−ロジッ
クLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a CMOS-logic LSI according to an embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施の形態であるCMOS−ロジッ
クLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the CMOS-logic LSI according to the embodiment of the present invention;

【図4】本発明の一実施の形態であるCMOS−ロジッ
クLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the CMOS-logic LSI according to the embodiment of the present invention;

【図5】本発明の一実施の形態であるCMOS−ロジッ
クLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the CMOS-logic LSI according to the embodiment of the present invention;

【図6】本発明の一実施の形態であるCMOS−ロジッ
クLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the CMOS-logic LSI according to the embodiment of the present invention;

【図7】本発明の一実施の形態であるCMOS−ロジッ
クLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
FIG. 7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the CMOS-logic LSI according to one embodiment of the present invention;

【図8】本発明の一実施の形態であるCMOS−ロジッ
クLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the CMOS-logic LSI according to one embodiment of the present invention;

【図9】本発明の一実施の形態であるCMOS−ロジッ
クLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
FIG. 9 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the CMOS-logic LSI according to one embodiment of the present invention;

【図10】本発明の一実施の形態であるCMOS−ロジ
ックLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図で
ある。
FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the CMOS-logic LSI according to one embodiment of the present invention;

【図11】本発明の一実施の形態であるCMOS−ロジ
ックLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図で
ある。
FIG. 11 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the CMOS-logic LSI according to one embodiment of the present invention;

【図12】本発明の一実施の形態であるCMOS−ロジ
ックLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図で
ある。
FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the CMOS-logic LSI according to one embodiment of the present invention;

【図13】本発明の他の実施の形態であるCMOS−ロ
ジックLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a CMOS-logic LSI according to another embodiment of the present invention;

【図14】本発明の他の実施の形態であるCMOS−ロ
ジックLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
FIG. 14 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a CMOS-logic LSI according to another embodiment of the present invention;

【図15】本発明の他の実施の形態であるCMOS−ロ
ジックLSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
FIG. 15 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a CMOS-logic LSI according to another embodiment of the present invention;

【図16】(a)は、本発明の他の実施の形態を示す半
導体基板の要部平面図、(b)は、(a)のB−B線に
沿った断面図である。
16A is a plan view of a principal part of a semiconductor substrate showing another embodiment of the present invention, and FIG. 16B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.

【図17】(a)は、pn接合の起電力発生機構を示す
モデル図、(b)は、pn接合の光照射時と暗時のI−
V特性を示すグラフである。
FIG. 17A is a model diagram showing a mechanism of generating an electromotive force of a pn junction, and FIG.
5 is a graph showing V characteristics.

【図18】Cu配線の腐蝕発生機構を示すモデル図であ
る。
FIG. 18 is a model diagram showing a corrosion generation mechanism of a Cu wiring.

【図19】電圧印加時におけるスラリ濃度(%)とCu
のエッチング(溶出)速度との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 19 shows slurry concentration (%) and Cu
4 is a graph showing a relationship between the etching (elution) rate and the etching speed.

【図20】pn接合面積および開放電圧と腐食との相関
を示すグラフである。
FIG. 20 is a graph showing the correlation between pn junction area and open circuit voltage and corrosion.

【図21】pn接合面積および短絡電流と腐食との相関
を示すグラフである。
FIG. 21 is a graph showing a correlation between a pn junction area, a short-circuit current, and corrosion.

【符号の説明】 1 半導体基板(ウエハ) 2n n型ウエル 2p n型ウエル 3 フィールド酸化膜 4 p型半導体領域 5 ゲート酸化膜 6 ゲート電極 7 n型半導体領域(ソース、ドレイン) 8 酸化シリコン膜 9、10 コンタクトホール(接続孔) 11〜15 第1層目の配線 16 第1層目の層間絶縁膜 17〜19 第2層目の配線 20 遮光層 21 酸化シリコン膜 22〜25 スルーホール 26 プラグ 27 第2層目の層間絶縁膜 28〜30 第3層目の配線 31 酸化シリコン膜 32〜34 スルーホール 35 プラグ 36 パッシベーション膜 40 W膜 41〜44 凹溝 45 Cu膜 50 p型半導体領域 51 遮光層 52 絶縁膜 53 接続孔 54 メタルプラグ 101 筐体 102 回転軸 103 モータ 104 研磨盤(プラテン) 105 研磨パッド 106 ウエハキャリア 106a 凹部 107 駆動軸 108 スラリ供給管 109 ドレッサ 110 駆動軸 S スラリ Qn nチャネル型MISFET R 終端抵抗素子[Description of Symbols] 1 semiconductor substrate (wafer) 2n n-type well 2pn-type well 3 field oxide film 4 p-type semiconductor region 5 gate oxide film 6 gate electrode 7 n-type semiconductor region (source, drain) 8 silicon oxide film 9 Reference Signs List 10 contact hole (connection hole) 11-15 first-layer wiring 16 first-layer interlayer insulating film 17-19 second-layer wiring 20 light-shielding layer 21 silicon oxide film 22-25 through hole 26 plug 27 Second layer interlayer insulating film 28-30 Third layer wiring 31 Silicon oxide film 32-34 Through hole 35 Plug 36 Passivation film 40 W film 41-44 Groove 45 Cu film 50 p-type semiconductor region 51 light shielding layer 52 Insulating film 53 Connection hole 54 Metal plug 101 Housing 102 Rotating shaft 103 Motor 104 Polishing machine (platen) 1 5 the polishing pad 106 the wafer carrier 106a recess 107 drive shaft 108 slurry supply pipe 109 dresser 110 drive shaft S slurry Qn n-channel type MISFET R terminator resistor

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の主面上の絶縁膜に凹溝が形
成され、前記凹溝の内部には、前記凹溝の内部を含む前
記絶縁膜上に成膜したメタル膜を化学的機械研磨法でポ
リッシングすることによって形成した配線またはプラグ
が埋め込まれている半導体集積回路装置であって、前記
半導体基板の主面に形成されたpn接合の上部には、前
記メタル膜からなる遮光層が前記pn接合を覆うように
配置されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
A concave groove is formed in an insulating film on a main surface of a semiconductor substrate, and a metal film formed on the insulating film including the inside of the concave groove is formed inside the concave groove by a chemical mechanical method. A semiconductor integrated circuit device in which wirings or plugs formed by polishing by a polishing method are embedded, wherein a light-shielding layer made of the metal film is provided above a pn junction formed on a main surface of the semiconductor substrate. A semiconductor integrated circuit device arranged to cover the pn junction.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、前記pn接合の周囲には、絶縁膜に開孔された接
続孔に埋め込まれたメタルプラグからなる遮光層が前記
pn接合を囲むように配置されていることを特徴とする
半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a light shielding layer formed of a metal plug embedded in a connection hole formed in an insulating film surrounds the pn junction around the pn junction. A semiconductor integrated circuit device which is arranged to surround.
【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、前記メタル膜は、少なくとも銅を含んでいること
を特徴とする半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said metal film contains at least copper.
【請求項4】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、前記遮光層は、前記半導体基板の主面に形成され
たpn接合のうち、相対的に面積が大きいpn接合の上
部のみに選択的に配置されていることを特徴とする半導
体集積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the light-shielding layer is provided only above a pn junction having a relatively large area among pn junctions formed on a main surface of the semiconductor substrate. A semiconductor integrated circuit device which is selectively disposed.
【請求項5】 請求項4記載の半導体集積回路装置であ
って、前記pn接合は、少なくとも終端抵抗素子を構成
するpn接合を含んでいることを特徴とする半導体集積
回路装置。
5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein said pn junction includes at least a pn junction forming a terminating resistance element.
【請求項6】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、前記配線またはプラグは、前記pn接合の一部を
構成するp型半導体領域と電気的に接続されていること
を特徴とする半導体集積回路装置。
6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said wiring or plug is electrically connected to a p-type semiconductor region forming a part of said pn junction. Semiconductor integrated circuit device.
【請求項7】 以下の工程を含むことを特徴とする半導
体集積回路装置の製造方法; (a)pn接合が形成された半導体基板の主面上に絶縁
膜を形成した後、配線形成領域または接続孔形成領域の
前記絶縁膜に第1の凹溝を形成し、前記pn接合の上部
の前記絶縁膜に第2の凹溝を形成する工程、(b)前記
第1および第2の凹溝の内部を含む前記絶縁膜上にメタ
ル膜を成膜した後、前記絶縁膜上の前記メタル膜を化学
的機械研磨法でポリッシングすることにより、前記第1
の凹溝の内部に前記メタル膜からなる配線またはプラグ
を形成し、前記第2の凹溝の内部に前記メタル膜からな
る遮光層を形成する工程。
7. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising the steps of: (a) forming an insulating film on a main surface of a semiconductor substrate on which a pn junction is formed, and then forming a wiring forming region or Forming a first groove in the insulating film in the connection hole formation region, and forming a second groove in the insulating film above the pn junction; (b) the first and second grooves After forming a metal film on the insulating film including the inside of the first film, the metal film on the insulating film is polished by a chemical mechanical polishing method, whereby the first film is formed.
Forming a wiring or a plug made of the metal film inside the concave groove, and forming a light shielding layer made of the metal film inside the second concave groove.
【請求項8】 請求項7記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記メタル膜は、少なくとも銅を含ん
でいることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
8. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein said metal film contains at least copper.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009152581A (en) * 2007-11-30 2009-07-09 Nec Electronics Corp Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
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