布线结构的形成方法技术

一种布线结构的形成方法，其特征在于：包括：在绝缘膜上形成第１沟槽及与所述第１沟槽相邻接的第２沟槽的沟槽形成工序；在所述绝缘膜上依次堆积屏障金属膜与导电膜，并使其完全掩埋所述第１沟槽与所述第２沟槽的膜堆积工序；通过研磨，除去位于所述第１沟槽外侧及所述第２沟槽外侧的所述导电膜的第１研磨工序；在所述第１研磨工序之后，通过研磨，除去所述第１沟槽外侧及所述第２沟槽外侧的所述屏障金属膜的第２研磨工序；在所述第２研磨工序之后，除去粘附在被研磨面上的异物的异物去除工序；以及在所述异物去除工序之后，对所述绝缘膜的表面进行研磨的第３研磨工序。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及半导体装置中。图9(a)～(c)是表示历来的各工序的剖面图。首先，如图9(a)所示，在硅基板11上堆积了作为绝缘膜的厚度为1μm左右的硅氧化膜12后，使用平版印刷法或干式侵蚀法，在硅氧化膜12所定的区域形成贯通该氧化膜的、直径为0.8μm左右的孔13。接着，采用PVD(物理气相沉积，physical vapor deposition)法，在包含孔13的硅氧化膜12上，全面、依次地堆积厚度为30nm的下层导电膜钛膜14，以及厚度为100nm的中间层导电膜氮化钛膜15。其后，采用CVD(化学气相沉积，chamical vapor deposition)法，在氮化钛膜15上，全面堆积厚度为1μm的上层导电膜钨膜16。这样，堆积了3层导电膜。这里，钛膜14与氮化钛膜15是屏障金属膜。接着，如图9(b)所示，由使用一种研磨剂的化学机械研磨(CMP)法，将在孔13外侧区域堆积的钨膜16及氮化钛膜15去除。由此，使孔13外侧区域堆积的钛膜14完全露出。接下来，如图9(c)所示，由使用另一种研磨剂的化学机械研磨法，将在孔13外侧区域堆积的钛膜14去除。由此，使孔13内形成由钨构成的插销17，同时，硅氧化膜12露出。以上，以钨插销的形成为例做了说明，但采用同样的方法，例如也可以在绝缘膜上形成的沟槽内形成铜布线。特开平10-214834号公报鉴于上述问题，本专利技术的目的在于，提供一种，能够防止绝缘膜中埋入的布线与布线之间的短路。为了达到上述目的，本专利的专利技术者对所述历来的中布线与布线之间发生短路的原因进行了研究，得到如下结果。也就是说，在历来的中，在对屏障金属膜(钛膜14或氮化钛膜15)进行研磨时，屏障金属膜会发生局部剥离而形成异物。由于该异物很硬，会使布线之间存在的绝缘膜(硅氧化膜12)的表面发生微小的裂纹。在这种裂纹能够从1根布线延伸到与其相邻的另1根布线的情况下，当裂纹中填充入金属(屏障金属或布线用导电金属的1部分)时，布线之间就发生短路。另外，由于随着布线结构的微细化，布线与布线之间的距离变小，所述裂纹就容易跨越布线之间，所以该裂纹中所埋入的金属就更容易形成布线与布线之间的架桥结构。即布线之间更容易发生短路。附图说明图10是表示在布线之间的绝缘膜上生成的裂纹中埋入了金属的状态的平面图。如图10所示，在绝缘膜21上埋入了多根相互平行延伸的铜布线22。在相邻铜布线22之间的绝缘膜21上，形成了跨越布线之间的裂纹23。在形成铜布线时，在该裂纹23内埋入了铜。其结果是，发生相邻铜布线22之间的短路。本专利技术的基于以上见解所提出的。具体说来，本专利技术的包括以下工序在绝缘膜上形成第1沟槽及与第1沟槽相邻接的第2沟槽的沟槽形成工序；在绝缘膜上堆积屏障金属膜与导电膜，以掩埋第1沟槽与第2沟槽的膜堆积工序；将第1沟槽外侧及第2沟槽外侧的所述导电膜研磨去除的第1研磨工序；在第1研磨工序之后，将第1沟槽外侧及第2沟槽外侧的屏障金属膜研磨去除的第2研磨工序；在第2研磨工序之后，将被研磨面上粘附的异物去除的异物去除工序；以及在所述异物去除工序之后，对绝缘膜的表面进行研磨的第3研磨工序。根据本专利技术的，在绝缘膜上设置的沟槽中埋入屏障金属膜与导电膜之后，将沟槽外侧的屏障金属膜及导电膜研磨去除。其后，在将研磨时被研磨面上粘附的异物去除之后，对绝缘膜的表面进行研磨。因此，在对屏障金属膜研磨时，在沟槽之间(即布线之间)存在的绝缘膜的表面上发生了微小裂纹，且在该裂纹中填充了金属的情况下，能够得到以下的效果。即，由于在去除了对屏障金属膜研磨时粘附的异物之后，对绝缘膜的表面进行了最后研磨，所以能够防止异物对绝缘膜的表面造成新的损伤，同时还能够去除裂纹中所填充的金属。因此能够避免由于裂纹中填充的金属所造成的布线间的架桥现象，降低布线之间发生短路的频率，所以能够形成高性能的布线。在本专利技术的中，希望在第2研磨工序与第3研磨工序之间，设置有将第2研磨工序中使用的研磨垫洗净，由此将所述研磨垫粘附的异物去除的工序。这样，即使是在第3研磨工序中仍然使用第2研磨工序(屏障金属膜的研磨工序)中使用的研磨垫，也能够确实防止绝缘膜表面的损伤。在本专利技术的中，希望在第3研磨工序中，将被研磨面压向研磨垫的压力以及该研磨垫的旋转速度分别与第2研磨工序中相应的压力及旋转速度相同。这样，由于在从第2研磨工序向第3研磨工序移动时不需要对研磨条件进行复杂的变更，所以能够使布线形成的操作性提高，由此能够防止工艺的生产能力下降。此时，当第3研磨工序的研磨时间比第2研磨工序短时，能够防止绝缘膜的表面被削去过多。而且，如果在第3研磨工序中所述压力以所述旋转速度分别比第1研磨工序中的要小，就能够更确实地防止绝缘膜的表面被削去过多。在本专利技术的中，希望在第3研磨工序中所使用的研磨剂与第2研磨工序中所使用的研磨剂相同。这样，由于在第3研磨工序中，沟槽内所埋入的导电膜不会被大量研磨掉，所以能够防止布线电阻的增大。在本专利技术的中，理想的是，在第2研磨工序、异物除去工序及第3研磨工序中使用相同的研磨装置，并且在异物除去工序中，包括把被研磨面压在研磨垫上并使该研磨垫旋转的工序。这样，由于可在同一研磨装置内进行第2研磨工序、异物除去工序及第3研磨工序，因此可不停止该装置而进行连续地运转，所以可提高布线形成的操作性。在本专利技术的中，理想的是，在第3研磨工序中所使用的研磨剂与第1研磨工序中的相同。这样，在被埋入在绝缘膜表面上的裂纹中的金属是导电膜的情况下，可确实地将其除去。另外，在这种情况下，理想的是第3研磨工序的研磨时间小于第1研磨工序及第2研磨工序的研磨时间。这样，由于在第3研磨工序中被埋入在沟槽内的导电膜不会受到过度的研磨，所以可以防止布线阻抗的增大。并且，在这种情况下，理想的是在第3研磨工序中，使被研磨面压在研磨垫上的压力及该研磨垫的旋转速度大于在第2研磨工序中压力及旋转速度。换言之，最好是使在第3研磨工序中的所述压力及旋转速度与第1研磨工序中的相同。这样，在被埋入在绝缘膜表面的裂纹中的金属是导电膜的一部分的情况下，可确实地将其除去。在本专利技术的中，理想的是，在第2研磨工序及第3研磨工序中使用相同的研磨装置及研磨垫。在本专利技术的布线形成方法中，也可以使第3研磨工序包括研磨条件不同的2个阶段的研磨工序。这种情况下，理想的是，在2个阶段的研磨工序中的一个阶段中所使用的研磨剂与在第2研磨工序中的相同，并且在所述2个阶段的研磨工序中的另一个阶段中所使用的研磨剂与所述第1研磨工序中的相同。这样，可提高布线形成的合格率。在本专利技术的中，希望异物去除工序包括使用有机酸、有机碱，对被研磨面进行清洗的工序。这样，能够确实去除被研磨面上所粘附的异物。在本专利技术的中，第1沟槽与所述第2沟槽之间的间隔为0.25μm以下时，与历来技术相比，上述本专利技术的效果则更为明显。在本专利技术的中，第1沟槽与第2沟槽可以相互平行配置。在本专利技术的中，第1沟槽与第2沟槽中布线的形成可以采用双重波形镶嵌法而进行。在本专利技术的中，希望导电膜为铜膜，屏障金属膜为钽膜、氮化钽膜、或钽膜与氮化钽膜的叠层膜。这样，就能够形成低电阻的布线。而且，在这种情况下，第1沟槽或第2布线用所形成的沟槽中形成的布线还可以与在该布线下侧所形成的插销相电气连接。图2(a)及(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种布线结构的形成方法，其特征在于包括在绝缘膜上形成第1沟槽及与所述第1沟槽相邻接的第2沟槽的沟槽形成工序；在所述绝缘膜上依次堆积屏障金属膜与导电膜，并使其完全掩埋所述第1沟槽与所述第2沟槽的膜堆积工序；通过研磨，除去位于所述第1沟槽外侧及所述第2沟槽外侧的所述导电膜的第1研磨工序；在所述第1研磨工序之后，通过研磨，除去所述第1沟槽外侧及所述第2沟槽外侧的所述屏障金属膜的第2研磨工序；在所述第2研磨工序之后，除去粘附在被研磨面上的异物的异物去除工序；以及在所述异物去除工序之后，对所述绝缘膜的表面进行研磨的第3研磨工序。2.根据权利要求1所述的布线结构的形成方法，其特征在于在所述第2研磨工序与所述第3研磨工序之间，设置将在所述第2研磨工序中使用的研磨垫进行洗净，除去粘附在所述研磨垫上的异物的工序。3.根据权利要求1所述的布线结构的形成方法，其特征在于在所述第3研磨工序中，使所述被研磨面压向研磨垫的压力以及该研磨垫的旋转速度分别与第2研磨工序中相应的压力及旋转速度相同。4.根据权利要求3所述的布线结构的形成方法，其特征在于所述第3研磨工序的研磨时间比第2研磨工序短。5.根据权利要求3所述的布线结构的形成方法，其特征在于在所述第3研磨工序中，将所述被研磨面压向研磨垫的压力以及该研磨垫的旋转速度分别比第1研磨工序中相应的压力及旋转速度小。6.根据权利要求1所述的布线结构的形成方法，其特征在于在所述第3研磨工序中所使用的研磨剂与第2研磨工序中所使用的研磨剂相同。7.根据权利要求1所述的布线结构的形成方法，其特征在于在所述第研磨工序、所述异物除去工序及所述第3研磨工序中使用同一研磨装置进行研磨，在所述异物去除工序中，包括把所述被研磨面压向研磨垫，并使该研磨垫旋转的工序。8.根据权利要求1所述的布线结构的形成方法，其特征在于在所述第3研磨工序中所使用的研磨剂与第1研磨工序中所使用的研磨剂相同。9.根据权利要求8所述的布线结构的形成方法，其特征在于所述第1研磨工序的研磨时间比所述第1研磨工序及第3研磨工序的研磨时间短。10.根据权利要求9所述的布线结构的形成方法，其特征在于在所述第3研磨工序中的把所述被研磨面压向研磨垫上的压力及该研磨垫的旋转速度比所述第2研磨工序中的大。11.根据权利要求1所述的布线结构的形成方法，其特征在于在所述第2研磨工序及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田刚史，吉田英朗，上田哲也，滨中雅司，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：