JP2000100936A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JP2000100936A
JP2000100936A JP10268395A JP26839598A JP2000100936A JP 2000100936 A JP2000100936 A JP 2000100936A JP 10268395 A JP10268395 A JP 10268395A JP 26839598 A JP26839598 A JP 26839598A JP 2000100936 A JP2000100936 A JP 2000100936A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
wiring
depositing
insulating film
deposited
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.)
Granted
Application number
JP10268395A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3164152B2 (ja
Inventor
Kazumi Sugai
和己 菅井
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP26839598A priority Critical patent/JP3164152B2/ja
Publication of JP2000100936A publication Critical patent/JP2000100936A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3164152B2 publication Critical patent/JP3164152B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的低温でCuの拡散バリアとなるTaN
膜を形成し、低誘電率層間膜とCu配線の組み合わせに
より、高速、高信頼性の半導体デバイスを提供する。 【解決手段】 半導体基板上に絶縁膜を堆積する工程
と、この絶縁膜に配線溝あるいはビアを形成する工程
と、ハロゲン化タンタルと(CH3)HNNH2を用いた
CVDによりTaN膜を堆積する工程と、このTaN膜
上にCuを堆積する工程を施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特にロジックデバイスのような高速回路を
有するSi半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスでは、配線材料をAlか
らCuにすることによる配線抵抗の減少と、層間絶縁膜
の誘電率の減少によって、処理速度の高速化を実現しよ
うとしている。しかし、低誘電率(low-k)の層間絶縁
膜は一般に耐熱性が低いため、耐熱温度以下の低温にお
いて、Cuの拡散を阻止するバリア膜を形成することが
重要になっている。
【0003】この目的のために従来では、例えば、Ta
材料としてTaCl5を、還元剤としてH3AlN(CH
33を用いて、基板温度100〜200℃で熱CVDに
よってTa系のバリア膜を形成する方法が採用されてい
る(A. Ludviksson et al.,エクステンデッド アブス
トラクツ オブ アドバンスド メタライゼーション
アンド インターコネクトシステムズ フォー ユーエ
ルエスアイ アプリケーションズ イン 1997 ジャパ
ン セッション(Extended Abstracts of Advanced Met
allization and Interconnect Systems for ULSI Appli
cations in 1997 Japan Session),1997.10.21,pp59−6
0.)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この手
法では、還元剤にH3AlN(CH33を用いているた
め、Ta中にAlを多量に含む膜が堆積する。この膜
は、抵抗率が300μΩcm以上と高い。その理由は、H3
lとN(CH33の間の結合エネルギーが低く、しかも
3Alが十分な蒸気圧をもたないために、気相中に脱
離することができず、膜中に取り込まれたことによると
考えられる。このような高抵抗のバリア膜が、ビア部で
下層Cu配線と上層Cu配線の間に形成されるため、配
線抵抗が十分には低くならず、信号遅延を低減できなか
った。
【0005】そこで本発明の目的は、比較的低温でCu
の拡散バリアとなるTaN膜を形成し、低誘電率層間膜
とCu配線の組み合わせにより、高速、高信頼性の半導
体デバイスを提供することにある。また、本発明の他の
目的は、Cu配線を用いることにより、デバイスの低消
費電力化、高集積化、小型化を実現することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に絶縁膜を堆積する工程と、該絶縁膜に配線溝あるいは
ビアを形成する工程と、ハロゲン化タンタルと(C
3)HNNH2を用いたCVDによりTaN膜を堆積す
る工程と、該TaN膜上にCuを堆積する工程を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【0007】また本発明は、半導体基板上に第1の絶縁
膜を堆積した後、第1の絶縁膜に配線溝を設けて金属を
埋め込み配線を形成する工程と、その上に第2の絶縁膜
を堆積する工程と、第2の絶縁膜にビアを形成する工程
と、その上にハロゲン化タンタルと(CH3)HNNH2
を用いたCVDによりTaN膜を堆積する工程と、該T
aN膜上にCuを堆積する工程を有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法に関する。
【0008】また本発明は、半導体基板上に第1の絶縁
膜を堆積した後、第1の絶縁膜に配線溝を設けて金属を
埋め込み第1の配線を形成する工程と、その上に第2の
絶縁膜を堆積する工程と、第2の絶縁膜にビアを形成す
る工程と、その上にハロゲン化タンタルと(CH3)H
NNH2を用いたCVDにより第1のTaN膜を堆積す
る工程と、第1のTaN膜上にCuを堆積する工程と、
該ビア内部にのみTaN膜とCuが残るようにCMP処
理する工程と、その上に第3の絶縁膜を堆積する工程
と、第3の絶縁膜に配線溝を形成する工程と、その上に
ハロゲン化タンタルと(CH3)HNNH2を用いたCV
Dにより第2のTaN膜を堆積する工程と、第2のTa
N膜上にCuを堆積して第2の配線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に関す
る。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、本発明をシリコン集積回
路における配線工程に適用した場合を示す工程断面図で
ある。
【0010】まず、図1(a)に示すようにシリコン基
板1に第1の層間絶縁膜2、第2の層間絶縁膜3を堆積
した後、配線溝を通常のリソグラフィとドライエッチン
グで形成し、続いて第1のバリア膜4、Cuを順次堆積
する。その後、CMP(Chemical Mechanical Polishin
g)によってダマシン配線(第1のCu配線5)を形成
する。続いて、第3の層間絶縁膜6を堆積後、ビアを開
口する。
【0011】次に、図1(b)に示すように、第2のバ
リア膜7を堆積する。このときのバリア膜の形成は、ハ
ロゲン化タンタルと(CH3)HNNH2を用いて熱CV
Dで行う。このハロゲン化タンタルとしては、TaCl
5、TaF5、TaBr5のいずれかであることが好まし
い。また、特に、熱CVDを用い、基板温度200〜500℃
でTaNを堆積させることが好ましい。より好ましい基
板温度範囲は250〜400℃である。
【0012】続いて、図1(c)に示すようにCu膜8
を堆積する。さらに、図1(d)に示すようにCMPで
Cuプラグ9を形成する。
【0013】さらに、上述と同様の方法で絶縁膜12を
堆積後、第3のバリア膜10、第2のCu配線11を形
成する(図1(e))。
【0014】本発明において、層間絶縁膜としては、S
iO2、SiON、SiOF、パリレン(parylene)、サ
イトップ(cytop)、BCB(benzocycrobutene)、HSQ
(Hydrogen Silsesquioxane)などを用いることが可能
である。
【0015】以上の方法によって、第1のCu配線5と
第2のCu配線10の間に、バリア膜7、10とCuプ
ラグ9が挟まれた構造の配線ができる。バリア膜7、1
0は低抵抗であるためビアプラグ自身の抵抗を低減でき
る。
【0016】
【実施例】次に、実施例により、本発明をさらに具体的
に説明する。
【0017】まず、図1(a)に示すようにシリコン基
板1に第1の層間絶縁膜2、第2の層間絶縁膜3を堆積
した後、配線溝を通常のリソグラフィとドライエッチン
グで形成し、続いて第1のバリア膜4、Cuを順次堆積
した。その後、CMPによってダマシン配線(第1のC
u配線5)を形成した。続いて、第3の層間絶縁膜6を
堆積後、ビアを開口した。
【0018】次に、図1(b)に示すように、第2のバ
リア膜7を堆積した。このときのバリア膜の形成は、T
aCl5を流量50〜500sccmで、(CH3)HNNH2を流
量50〜500sccmでCVD室に導入し、成膜室圧力1〜1000
mTorr、250〜400℃で、熱CVDによりTaN膜を形成
した。
【0019】続いて、図1(c)に示すように、スパッ
タ、めっき等の方法でCu膜8を堆積した。さらに、図
1(d)に示すようにCMPでCuプラグ9を形成し
た。
【0020】さらに、上述と同様の方法で絶縁膜12を
堆積後、第3のバリア膜10、第2のCu配線11を形
成した(図1(e))。
【0021】上記バリア膜の形成工程において、温度20
0℃以上に加熱した基板上にTaCl5と(CH3)HN
NH2を導入すると、(CH3)HNNH2のメチル基は
CH4として、ClはHと反応してHClとして、気相
に脱離する。同時にTaNが基板上に堆積し、バリア膜
を形成する。500℃を超える温度でもこの反応は起こる
が、高温になるに従って、特に700℃付近からメチル基
が分解してTaN膜中に炭素が取り込まれ、高抵抗な膜
が形成しやすくなる。また、500℃を超える温度では層
間絶縁膜の耐熱性の問題などが生じるので、500℃以下
でバリア膜を形成することが望ましい。なお、他のハロ
ゲン化タンタル、例えばTaF5、TaBr5に対して
も、(CH3)HNNH2を導入することによって200〜5
00℃でのバリア膜の成膜が可能である。
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、Cu配線の信号遅延を低減でき、高速かつ高信
頼性の半導体デバイスを提供することができる。ひいて
は、Cu配線を用いることにより、デバイスの低消費電
力化、高集積化、小型化を実現できる。
【0023】その理由は、本発明によれば、層間絶縁膜
として耐熱性の低い低誘電率膜を形成できるとともに、
高純度なTaNからなるバリア膜が形成できるため、配
線の容量および抵抗ともに減少させることが可能である
からである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法の一実施形態の主要工程を説
明するための工程断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 第1の層間絶縁膜 3 第2の層間絶縁膜 4 第1のバリア膜 5 第1のCu配線 6 第3の層間絶縁膜 7 第2のバリア膜 8 Cu膜 9 Cuプラグ 10 第3のバリア膜 11 第2のCu配線 12 絶縁膜

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を堆積する工程
    と、該絶縁膜に配線溝あるいはビアを形成する工程と、
    ハロゲン化タンタルと(CH3)HNNH2を用いたCV
    DによりTaN膜を堆積する工程と、該TaN膜上にC
    uを堆積する工程を有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 基板温度200〜500℃でTaN膜を堆積す
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記ハロゲン化タンタルが、TaC
    5、TaF5、TaBr 5のいずれかであることを特徴
    とする請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記絶縁膜が、SiO2、SiON、S
    iOF、パリレン、サイトップ、BCB、HSQのいず
    れかである請求項1、2又は3記載の半導体装置の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 半導体基板上に第1の絶縁膜を堆積した
    後、第1の絶縁膜に配線溝を設けて金属を埋め込み配線
    を形成する工程と、その上に第2の絶縁膜を堆積する工
    程と、第2の絶縁膜にビアを形成する工程と、その上に
    ハロゲン化タンタルと(CH3)HNNH2を用いたCV
    DによりTaN膜を堆積する工程と、該TaN膜上にC
    uを堆積する工程を有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  6. 【請求項6】 半導体基板上に第1の絶縁膜を堆積した
    後、第1の絶縁膜に配線溝を設けて金属を埋め込み第1
    の配線を形成する工程と、その上に第2の絶縁膜を堆積
    する工程と、第2の絶縁膜にビアを形成する工程と、そ
    の上にハロゲン化タンタルと(CH3)HNNH2を用い
    たCVDにより第1のTaN膜を堆積する工程と、第1
    のTaN膜上にCuを堆積する工程と、該ビア内部にの
    みTaN膜とCuが残るようにCMP処理する工程と、
    その上に第3の絶縁膜を堆積する工程と、第3の絶縁膜
    に配線溝を形成する工程と、その上にハロゲン化タンタ
    ルと(CH3)HNNH2を用いたCVDにより第2のT
    aN膜を堆積する工程と、第2のTaN膜上にCuを堆
    積して第2の配線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。
  7. 【請求項7】 基板温度200〜500℃でTaN膜を堆積す
    ることを特徴とする請求項5又は6記載の半導体装置の
    製造方法。
  8. 【請求項8】 前記ハロゲン化タンタルが、TaC
    5、TaF5、TaBr 5のいずれかであることを特徴
    とする請求項5、6又は7記載の半導体装置の製造方
    法。
  9. 【請求項9】 前記絶縁膜が、SiO2、SiON、S
    iOF、パリレン、サイトップ、BCB、HSQのいず
    れかである請求項5〜8のいずれか1項に記載の半導体
    装置の製造方法。
JP26839598A 1998-09-22 1998-09-22 半導体装置の製造方法 Expired - Fee Related JP3164152B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26839598A JP3164152B2 (ja) 1998-09-22 1998-09-22 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26839598A JP3164152B2 (ja) 1998-09-22 1998-09-22 半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000100936A true JP2000100936A (ja) 2000-04-07
JP3164152B2 JP3164152B2 (ja) 2001-05-08

Family

ID=17457887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26839598A Expired - Fee Related JP3164152B2 (ja) 1998-09-22 1998-09-22 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3164152B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100727691B1 (ko) 2006-06-20 2007-06-13 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 금속 배선 제조 방법
WO2013073638A1 (ja) 2011-11-18 2013-05-23 旭硝子株式会社 硬化性組成物、塗布用組成物、硬化膜、レーザ加工方法、および多層配線構造体の製造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6446631B1 (ja) 2018-02-07 2019-01-09 株式会社Jmc 棒状磁石及び磁性異物除去装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100727691B1 (ko) 2006-06-20 2007-06-13 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 금속 배선 제조 방법
WO2013073638A1 (ja) 2011-11-18 2013-05-23 旭硝子株式会社 硬化性組成物、塗布用組成物、硬化膜、レーザ加工方法、および多層配線構造体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3164152B2 (ja) 2001-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7446032B2 (en) Methods of providing an adhesion layer for adhesion of barrier and/or seed layers to dielectric films
US20020089063A1 (en) Copper dual damascene interconnect technology
US6977218B2 (en) Method for fabricating copper interconnects
JP5325113B2 (ja) 二重ライナ・キャッピング層の相互接続構造の半導体デバイス及びその製造方法
US20020167089A1 (en) Copper dual damascene interconnect technology
US8957519B2 (en) Structure and metallization process for advanced technology nodes
US6790778B1 (en) Method for capping over a copper layer
JP2000058544A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2004289105A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3244058B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2701751B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100596794B1 (ko) 반도체 소자의 금속 배선 형성방법
JP4007822B2 (ja) 配線構造の形成方法
JP3164152B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP3922947B2 (ja) TaN基板上でのCVD銅薄膜の高密着性を達成する方法
JPH1032248A (ja) タングステン膜形成法
JP2001144094A (ja) 半導体素子の金属配線形成方法
KR20030050062A (ko) 반도체 소자의 구리 배선 형성방법
KR100815938B1 (ko) 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법
US20040155348A1 (en) Barrier structure for copper metallization and method for the manufacture thereof
KR100587600B1 (ko) 듀얼 다마신 공정을 이용한 금속배선 형성방법
JP2002134610A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH02188921A (ja) 高融点金属多層膜形成法
KR101029105B1 (ko) 반도체 소자의 금속배선 및 그 형성방법
KR100316061B1 (ko) 다층배선을가지는반도체장치의형성방법

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080302

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090302

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100302

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100302

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110302

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110302

Year of fee payment: 10

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110302

Year of fee payment: 10

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110302

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120302

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130302

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130302

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140302

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees