半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

一种半导体装置及其制造方法，在半导体衬底１０上形成下层金属布线，在该金属布线上淀积有层间绝缘膜１５。在形成于层间绝缘膜１５上的磨耗空穴１７中，填入由钛膜１８、氮化钛膜１９以及钨膜２０所构成的插件２１。钨膜２０的结晶面在（１１０）面上取向。能精确地检测出对第２金属膜实施的ＣＭＰ工序的终点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是涉及一种把钨膜填入接触空穴或磨耗空穴而形成插件的。
技术介绍
以往，为连接半导体集成电路的下层布线和上层布线，使用由钨形成的插件(钨插件)。在形成于层间绝缘膜上的磨耗空穴的底面、壁面以及层间绝缘膜上淀积由钛膜和氮化钛膜等构成的贴紧层，然后，利用CVD法来淀积钨膜，而后，利用CMP(化学机械抛光)法除去存在于贴紧层以及钛膜的层间绝缘膜上的多余部分，从而形成钨插件。形成钨插件时，特别需要注意的问题是用CMP法除去存在于贴紧层以及钛膜的层间绝缘膜上的多余部分时，能否正确地控制CMP工序的终点。当不能高精度地检测针对钨膜的CMP工序的终点时，就会产生以下所述的问题即，或者由于抛光过度而使钨插件接触阻抗显著上升，或者由于抛光不够而使相邻的钨插件彼此之间出现短路。为此，有了以下所述提案例如特开平8-139060号公报就公开了对利用CMP法对钨膜等金属膜进行抛光时的终点进行检测的方法。该终点检测法是当对贴紧层和金属膜进行的抛光进展到使层间绝缘膜露出时，把衬底支撑物或平台的转矩发生变化的时刻作为终点的方法。但是，所述以往的CMP法却存在着以下所述的问题即，由于把层间绝缘膜露出的时刻作为抛光终点，所以容易导致抛光过多。因此，又有以下所述的方法被提案即，检测出当CMP的被抛光膜由钨膜变成贴紧层时的衬底支撑物或平台的抛光转矩的变化，检测对钨膜进行抛光的终点，然后，由贴紧层的厚度和对贴紧层所进行的抛光速度计算出对贴紧层进行抛光所需要的时间(抛光时间)，并将贴紧层抛光结束时的时刻作为CMP工序的终点。然而，现在所面临的问题是无法精确地检测出对钨膜实施CMP工序的终点。图8(a)和(b)表示当利用CVD法把钨膜淀积到由CVD法所淀积的贴紧层上，对钨膜和贴紧层实施CMP法时，所经过的时间与旋转转矩之间的关系。在图8(a)所示的情况下，由于旋转转矩急剧增大，所以可以正确地检测出被抛光膜由钨膜变为贴紧层的情况；在图8(b)所示的情况下，由于旋转转矩的变化小，所以无法精确地检测出被抛光膜由钨膜变为贴紧层的情况，即无法精确地检测出对钨膜实施的CMP工序的终点。如不能精确地检测出对钨膜实施的CMP工序的终点，就会使对钨膜进行的抛光量出现很大偏差，从而或者造成钨膜抛光剩余或者造成在钨膜的表面上形成切口。鉴于以上所述问题的存在，本专利技术的目的在于提供一种，使之在形成于绝缘膜上的凹部底面、壁面以及绝缘膜上淀积第1金属膜，并在该第1金属膜上淀积第2金属膜，然后对第1金属膜和第2金属膜实施CMP法时，能精确地检测出对第2金属膜实施的CMP工序的终点。根据本专利技术的半导体装置，由于第2金属膜的结晶面由在(110)面上取向的钨的多结晶膜所构成，所以当对第2金属膜及第1金属膜进行CMP工序时，可精确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。因此，能防止CMP工序的抛光过多以及抛光不足等问题。在本专利技术的半导体装置中，第2金属膜的结晶面(110)最好以4°以下的半值幅来取向。这样一来，就能更加准确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。在本专利技术的半导体装置中，第1金属膜的结晶面最好具有在(0002)面上以4°以下的半值幅取向的钛膜。这样一来，能切实提高作为第2金属膜的钨膜的结晶取向性，所以，能更加准确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。在本专利技术的半导体装置中，第1金属膜最好具有下层的钛膜和上层的氮化钛膜，下层的氮膜的厚度最好在10nm以上。这样一来，能提高上层的氮化钛膜的结晶取向性，同时还能提高作为作为第2金属膜的钨膜的结晶取向性，所以，能更加准确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。在专利技术的半导体装置中，第1金属膜具有下层的钛膜和上层的氮化钛膜，上层的氮化钛膜最好是由多个氮化钛层的叠层膜构成，各氮化钛膜的厚度最好为4nm以下。这样一来，就能切实提高作为在上层氮化钛膜上成膜的第2金属膜的钨膜的结晶取向性，所以能更加精确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。在本专利技术的半导体装置中，当利用使用In-plane型X光衍射装置的2θ法进行检测时，第1金属膜的结晶面最好具有在(220)面上以2°以下的半值幅取向的氮化钛膜。这样一来，就能切实提高作为第2金属膜的钨膜的结晶取向性，所以能更加精确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。此时，氮化钛膜中最好含有碳，该碳的浓度最好在5重量％以下。这样一来，就能切实提高作为第2金属膜的钨膜的结晶取向性，所以能更加精确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。而且，此时，氮化钛膜最好是利用使用有机钛原料的CVD法来成膜。这样一来，就能切实提高作为第2金属膜的钨膜的结晶取向性，所以能更加精确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。本专利技术的半导体装置的制造方法包括在形成于半导体衬底上的绝缘膜上的凹部的底面、壁面以及绝缘膜上淀积第1金属膜的工序；在第1金属膜上淀积第2金属膜，使之填入凹部的工序；利用CMP法除掉存在于第2金属膜以及第1金属膜的绝缘膜上的部分的工序；第2金属膜的结晶面由在(110)面上取向的钨的多结晶膜构成。根据本专利技术的半导体装置的制造方法，由于第2金属膜的结晶面由在(110)面上取向的钨的多结晶膜构成，所以对第2金属膜以及第1金属膜进行CMP工序时，能精确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。因此，能防止CMP工序的抛光过多和抛光不足等问题的产生。在本专利技术的半导体装置的制造方法中，第2金属膜的结晶面最好以4°以下的半值幅来取向。这样一来，就能更精确地检测出对第2金属膜实施CMP工序时的终点。在本专利技术的半导体装置的制造方法中，第1金属膜的结晶面最好具有以4°以下的半值幅在(0002)面上取向的钛膜。这样一来，就能切实提高作为第2金属膜的钨膜的结晶取向性，所以能更加精确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。在本专利技术的半导体装置的制造方法中，第1金属膜最好具有下层的钛膜和上层的氮化钛膜，下层的氮膜的厚度最好在10nm以上。这样一来，能提高上层的氮化钛膜的结晶取向性，同时还能提高作为作为第2金属膜的钨膜的结晶取向性，所以，能更加准确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。在本专利技术的半导体装置的制造方法中，第1金属膜最好具有下层的钛膜和上层的氮化钛膜，上层的氮化钛膜最好是由多个氮化钛层的叠层膜构成，各氮化钛膜的厚度最好为4nm以下。这样一来，就能切实提高作为在上层氮化钛膜上成膜的第2金属膜的钨膜的结晶取向性，所以能更加精确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。在本专利技术的半导体装置的制造方法中，当利用使用In-plane型X光衍射装置的2θ法进行检测时，第1金属膜的结晶面最好具有在(220)面上以2°以下的半值幅取向的氮化钛膜。这样一来，就能切实提高作为第2金属膜的钨膜的结晶取向性，所以能更加精确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。此时，氮化钛膜中最好含有碳，该碳的浓度最好在5重量％以下。这样一来，就能更加切实地提高作为第2金属膜的钨膜的结晶取向性，所以能更加精确地检测出对第2金属膜进行的CMP工序的终点。而且，此时，氮化钛膜最好是利用使用有机钛原料的CVD法来成膜。这样一来，就能更加切实地提高作为第2金属膜的钨膜的结晶取向性，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于：包括： 淀积在形成于半导体衬底上的绝缘膜上的凹部底面以及壁面上的第１金属膜； 填入到所述凹部的所述第１金属膜上的第２金属膜； 所述第２金属膜的结晶面由在（１１０）面上取向的钨的多结晶膜构成。

【技术特征摘要】
JP 2000-10-26 326604/20001.一种半导体装置，其特征在于包括淀积在形成于半导体衬底上的绝缘膜上的凹部底面以及壁面上的第1金属膜；填入到所述凹部的所述第1金属膜上的第2金属膜；所述第2金属膜的结晶面由在(110)面上取向的钨的多结晶膜构成。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于所述第2金属膜的结晶面以4°以下的半值幅来取向。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于所述第1金属膜的结晶面具有在(0002)面上以4°以下的半值幅取向的钛膜。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于所述第1金属膜具有下层的钛膜和上层的氮化钛膜；所述下层的氮膜的厚度为10nm以上。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于所述第1金属膜具有下层的钛膜和上层的氮化钛膜；所述上层的氮化钛膜由多个氮化钛层的叠层膜构成，各氮化钛膜的厚度为4nm以下。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于当利用使用In-plane型X光衍射装置的2θ法进行检测时，第1金属膜的结晶面具有在(220)面上以2°以下的半值幅取向的氮化钛膜。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于所述氮化钛膜中含有碳，该碳的浓度为5重量％以下。8.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于所述氮化钛膜是利用使用有机钛原料的CVD法来成膜的。9.一种半导体装置的制造方法，包括在形成于半导体衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：岸田刚信，原田刚史，樋野村彻，阿部弘光，佐竹光成，国光健一，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]