JP2000164707A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JP2000164707A
JP2000164707A JP10337514A JP33751498A JP2000164707A JP 2000164707 A JP2000164707 A JP 2000164707A JP 10337514 A JP10337514 A JP 10337514A JP 33751498 A JP33751498 A JP 33751498A JP 2000164707 A JP2000164707 A JP 2000164707A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
connection hole
semiconductor device
conductive material
antioxidant
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
JP10337514A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirobumi Sumi
博文 角
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony 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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP10337514A priority Critical patent/JP2000164707A/ja
Publication of JP2000164707A publication Critical patent/JP2000164707A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続孔および/または配線溝に埋め込まれた
低抵抗のCu配線を得ることができ、高速で高信頼性の
半導体装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 層間絶縁膜8、11に形成される配線溝
12および接続孔13の内周面を酸化防止膜、例えばS
iN膜14、9により覆った後、配線溝12および接続
孔13にCuを埋め込んでCuデュアルダマシン配線を
形成する。このCuデュアルダマシン配線の表面にも酸
化防止膜17、例えばCu3 P膜などを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置およ
びその製造方法に関し、特に、配線材料としてCu系の
材料を用いる半導体装置に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】ULSI(Ultra Large Scale Integrat
ed-Circuit)のような高集積化の進んだ半導体装置にお
いては、動作速度の高速化の要求だけでなく、消費電力
の増大によって深刻化するエレクトロマイグレーション
に対して高い信頼性が要求されている。
【0003】半導体装置の動作速度はRC遅延時間によ
り一般的に表されるので、高速化のためには、層間絶縁
膜として低誘電率薄膜を用いることによるC(容量)の
低減とともに、配線材料として低抵抗材料を用いること
によるR(抵抗)の低減とが必要とされている。
【0004】従来、LSIの配線材料としてはAl合金
(Al−0.5%Cu、Al−1%Si−0.5%Cu
など)がもっぱら用いられているが、このAl合金の比
抵抗は2.5〜3.2μΩcmである。LSIの高速化
をさらに進めるためには、配線材料として、より比抵抗
の低いCuやAgなどを用いる必要がある。特に、Cu
は比抵抗が1.8μΩcmと低く、LSIの高速化に有
利な上に、エレクトロマイグレーション耐性がAl合金
に比べて一桁程度高いため、Al合金に代わる次世代の
配線材料として期待されている。一方、Agは最も比抵
抗が低い金属材料であるが、酸化膜との反応性が高いた
め、配線材料としての適用は困難と考えられている。
【0005】近年、Cu配線を用いたダマシン(Damasc
ene)配線が注目されている。このCuダマシン配線で
は、層間絶縁膜にあらかじめ配線溝を形成し、この配線
溝にCuを埋め込むことによりCu配線を形成する。こ
のCuダマシン配線の形成方法の一例を図16を参照し
て説明する(IEDM97 Proceedings,p.769)。この方法に
よれば、図16Aに示すように、図示省略した基板上に
層間絶縁膜101およびCu配線102を形成した後、
基板全面に第1のエッチングストップ層としてのSiN
膜103、酸化膜104、第2のエッチングストップ層
としてのSiN膜105および酸化膜106を順次成膜
する。次に、酸化膜106上に所定形状のレジストパタ
ーン107を形成する。次に、レジストパターン107
をマスクとして酸化膜106、SiN膜105および酸
化膜104を順次エッチングすることにより、図16B
に示すように、接続孔108を形成する。次に、レジス
トパターン107を除去した後、酸化膜106上に所定
形状のレジストパターン109を形成する。次に、レジ
ストパターン109をマスクとして酸化膜106をエッ
チングすることにより、図16Cに示すように、配線溝
110を形成する。次に、レジストパターン109を除
去した後、基板全面にバリア膜としてTiN膜111を
成膜する。次に、図16Dに示すように、基板全面にC
u膜112を成膜して接続孔108および配線溝110
を埋め込んだ後、これらのCu膜112およびTiN膜
111を研磨して不要部分を除去する。これによって、
接続孔108および配線溝110に埋め込まれたCuダ
マシン配線が形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Cuは
層間絶縁膜に用いられるSiO2 膜などとの反応、例え
ば層間絶縁膜からのガス放出などにより酸化される結
果、低抵抗のCu配線を得ることができないという問題
があり、その解決が望まれていた。
【0007】したがって、この発明の目的は、接続孔お
よび/または配線溝に埋め込まれた低抵抗のCu配線を
得ることができ、高速で信頼性が高い高性能の半導体装
置およびその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第1の発明は、接続孔および/または配
線溝に導電材料が埋め込まれた半導体装置において、接
続孔および/または配線溝の内周面が、導電材料の酸化
を防止することができる材料からなる酸化防止膜により
覆われていることを特徴とするものである。
【0009】第1の発明において、一つの典型的な例で
は、第1の絶縁膜とこの第1の絶縁膜上の第1の酸化防
止膜とに接続孔が設けられ、第1の酸化防止膜上の第2
の絶縁膜に配線溝が設けられ、接続孔および配線溝の側
壁に第2の酸化防止膜が設けられる。また、他の典型的
な例では、第1の絶縁膜とこの第1の絶縁膜上の第1の
酸化防止膜とに接続孔が設けられ、第1の酸化防止膜上
の第2の絶縁膜とこの第2の絶縁膜上の第3の酸化防止
膜とに配線溝が設けられ、接続孔および配線溝の側壁に
第2の酸化防止膜が設けられている。
【0010】この発明の第2の発明は、接続孔および/
または配線溝に導電材料が埋め込まれた半導体装置の製
造方法において、接続孔および/または配線溝の内周面
を、導電材料の酸化を防止することができる材料からな
る酸化防止膜により覆った後、接続孔および/または配
線溝を導電材料により埋め込むようにしたことを特徴と
するものである。
【0011】第2の発明において、典型的な一つの例で
は、第1の絶縁膜と第1の酸化防止膜と第2の絶縁膜と
を順次成膜し、第1の絶縁膜と第1の酸化防止膜とに接
続孔を形成するとともに、第2の絶縁膜に配線溝を形成
した後、これらの接続孔および配線溝の側壁に第2の酸
化防止膜を形成する。また、他の典型的な例では、第1
の絶縁膜と第1の酸化防止膜とを順次成膜し、第1の絶
縁膜と第1の酸化防止膜とに接続孔を形成し、第4の酸
化防止膜と第2の絶縁膜と第3の酸化防止膜とを順次成
膜し、第2の絶縁膜と第3の酸化防止膜とに配線溝を形
成した後、接続孔および配線溝の側壁に第2の酸化防止
膜を形成する。
【0012】この発明において、接続孔および/または
配線溝の内周面を覆う酸化防止膜としては、例えば、シ
リコン膜、シリコン化合物膜、窒化金属膜などやこれら
の複合膜を用いることができ、これらの中から必要に応
じて選ばれる。シリコン化合物膜としては、例えば、S
iO、SiN、SiC、SiON、SiF、SiOFな
どの膜を用いることができる。窒化金属膜としては、例
えば、TiN、TiON、TaNなどの膜を用いること
ができる。この酸化防止膜は、接続孔および/または配
線溝が形成される絶縁膜に導電材料を構成する原子が拡
散するのを防止することができるものであるのが望まし
い。
【0013】この発明において、接続孔および/または
配線溝に埋め込まれる導電材料は、典型的には、少なく
とも銅を含む材料(特に、銅を主成分として含む材料)
であり、一般には少なくとも銅を含む単層または多層の
金属膜として用いられるが、銅と同様な問題があるもの
であれば、その他の材料であってもよい。
【0014】この発明において、好適には、接続孔およ
び/または配線溝に埋め込まれる導電材料の表面も酸化
防止膜により覆われる。この導電材料の表面を覆う酸化
防止膜としては、接続孔および/または配線溝の内周面
を覆う酸化防止膜の例として上に挙げたもののほか、銅
化合物膜や金属膜などを用いることができる。銅化合物
膜としては、Cu3 N、Cu3 P、Cu3 As、CuC
l、CuCl2 、CuBrなどや、Cu−Ag、Cu−
Zr、Cu−Cr、Cu−Fe、Cu−Fe2−Cd、
Cu−Be、Cu−Ni−Si、Cu−Ti、Cu−A
l、Cu−Zn−Al、Cu−In、Cu−Sn、Cu
−Sb、Cu−Au、Cu−Co、Cu−Ga、Cu−
Ge、Cu−As、Cu−Hf、Cu−Li、Cu−P
dなどの膜またはこれらの複合膜を用いることができ
る。金属膜としては、Ti、Co、Ag、Zr、Cr、
Fe、Ni、Al、In、Hf、Pdなどの膜またはこ
れらの複合膜を用いることができる。
【0015】Cu3 N、Cu3 P、Cu3 As、CuC
l、CuCl2 またはCuBrの膜は、例えば、接続孔
および/または配線溝に埋め込まれた導電材料がCu系
の材料である場合、これを窒素、リン、ヒ素、塩素また
は臭素を含むガス中で熱処理することにより形成するこ
とができる。これらの膜は、通常、10nm以上の膜厚
であれば酸化を有効に防止することができ、耐熱温度も
500℃程度と高い。なお、これらの銅化合物のうち特
にCu3 Pは、酸やアルカリなどの薬液にも溶出しない
性質を有する。
【0016】この発明は、各種の半導体装置に適用する
ことができるものであり、具体的には、例えば、CMO
SLSI、MOSLSI、バイポーラLSI、バイポー
ラCMOSLSIなどに適用することができ、さらに
は、固体撮像素子(イメージャー素子)、薄膜トランジ
スタLSIなどに適用することができる。
【0017】上述のように構成されたこの発明において
は、接続孔および/または配線溝の内周面が、導電材料
の酸化を防止することができる材料からなる酸化防止膜
により覆われるので、接続孔および/または配線溝に導
電材料として銅を埋め込んだ場合、接続孔および/また
は配線溝が形成される絶縁膜との反応、例えば絶縁膜と
して低誘電率薄膜を用いたときのガス放出などによる酸
化を防止することができる。特に、接続孔および/また
は配線溝に埋め込まれた導電材料の表面も酸化防止膜に
より覆った場合には、導電材料を酸化防止膜により完全
に覆うことができるため、酸化を有効に防止することが
できる。また、絶縁膜からのガス放出を防止することが
できることにより、接続孔および/または配線溝を導電
材料により埋め込む際の埋め込み特性の向上を図ること
ができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
【0019】図1〜図8はこの発明の第1の実施形態に
よるLSIの製造方法を示す。
【0020】この第1の実施形態においては、まず、図
1に示すように、通常のLSI製造工程によってSi基
板1に素子分離領域2、ゲート絶縁膜3、ゲート電極
4、SiO2 からなるサイドウォール5、ソース領域お
よびドレイン領域を構成する拡散層6、7などを形成す
る。
【0021】次に、図2に示すように、基板全面に層間
絶縁膜8を成膜する。この層間絶縁膜8としては、例え
ば膜厚が600nmのSiO2 膜を用いる。CVD法に
よるこのSiO2 膜の成膜条件の一例を挙げると、反応
ガスとしてテトラエトキシシラン(TEOS)を用い、
その流量を50sccmとし、圧力を40Pa、温度を
720℃とする。この層間絶縁膜8としては、低誘電率
薄膜を用いることもできる。この低誘電率薄膜として
は、例えば、フルオロカーボン、アモルファステフロ
ン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アリ
ールエーテル、BCB、アモルファスカーボン、サイド
トップ(商品名)などの薄膜を用いることができる。こ
れらの有機系膜はスピンコーターで塗布成膜することが
でき、成膜後例えば350℃程度でキュアする。このと
き、あらかじめ上述のようなSiO2膜をCVD法によ
り例えば200nmの膜厚に成膜してからこれらの有機
系膜を塗布するのが好ましい。低誘電率薄膜としては、
アモルファステフロンやFLARE(商品名)などの膜
を成膜してもよい。
【0022】次に、層間絶縁膜8上に例えば減圧CVD
(LPCVD)法やプラズマCVD法などによりSiN
膜9を成膜する。このSiN膜9の膜厚は例えば100
nmとする。LPCVD法によるこのSiN膜9の成膜
条件の一例を挙げると、反応ガスとしてSiH2 Cl2
とNH3 とN2 との混合ガスを用い、それらの流量をそ
れぞれ0.05slm、0.2slmおよび0.2sl
mとし、圧力を70Pa、温度を760℃とする。ま
た、プラズマCVD法によるこのSiN膜9の成膜条件
の一例を挙げると、反応ガスとしてSiH4 とNH4
2 との混合ガスを用い、それらの流量をそれぞれ26
5sccm、100sccmおよび4000sccmと
し、圧力を565Pa、温度を400℃とする。
【0023】次に、図3に示すように、SiN膜9上に
リソグラフィーにより接続孔形成用の所定形状のレジス
トパターン(図示せず)を形成した後、このレジストパ
ターンをマスクとしてSiN膜9を例えば反応性イオン
エッチング(RIE)法でエッチングすることにより開
口部10を形成する。次に、このレジストパターンを除
去した後、例えばCVD法により基板全面に層間絶縁膜
11を成膜する。この層間絶縁膜11としては、層間絶
縁膜8と同様なものを用いることができ、層間絶縁膜8
と同様な方法により成膜することができる。次に、この
層間絶縁膜11の表面を例えばCMP法により研磨して
平坦化する。このCMP法による研磨条件の一例を挙げ
ると、研磨材(スラリー)として過酸化水素水にシリカ
を懸濁させたものを用い、スラリー流量を20sccm
とし、研磨ヘッド圧力を4.0psi、ウエーハ回転数
を20rpm、ヘッド回転数を20rpmとする。
【0024】次に、図4に示すように、層間絶縁膜11
上にリソグラフィーにより配線溝形成用の所定形状のレ
ジストパターン(図示せず)を形成した後、このレジス
トパターンをマスクとして層間絶縁膜11を例えばRI
E法でエッチングすることにより配線溝12を形成す
る。このエッチングの際には、SiN膜9がエッチング
ストッパーとして働く。さらに、このSiN膜9が露出
してからは、このSiN膜9をマスクとして層間絶縁膜
8をエッチングすることにより接続孔13を形成する。
層間絶縁膜8、11としてSiO2 膜を用いる場合、R
IE法によるこのSiO2 膜のエッチング条件の一例を
挙げると、エッチングガスとしてC4 8を用い、その
流量を50sccmとし、圧力を2Paとし、RFパワ
ーを1200Wとする。また、層間絶縁膜8、11とし
て、上述の有機系低誘電率薄膜を用いる場合、RIE法
によるこの有機系低誘電率薄膜のエッチング条件の一例
を挙げると、エッチングガスとしてCHF3 とO2 とH
eとの混合ガスを用い、それらの流量をそれぞれ5sc
cm、50sccmおよび200sccmとし、RFパ
ワーを500W、温度を−10℃とする。この有機系低
誘電率薄膜の成膜前にSiO2 膜を成膜する場合には、
この有機系低誘電率薄膜のエッチング後、SiO2 膜の
エッチングを上記の条件で行う。
【0025】次に、例えばLPCVD法やプラズマCV
D法などにより基板全面にSiN膜14を成膜する。こ
のSiN膜14の膜厚は例えば100nmとする。この
SiN膜14の成膜条件はSiN膜9の成膜条件と同様
である。次に、このSiN膜14を例えばRIE法でエ
ッチバックすることにより、配線溝12および接続孔1
3の側壁にのみこのSiN膜14を残す。RIE法によ
るこのSiN膜14のエッチング条件の一例を挙げる
と、エッチングガスとしてCF4 とO2 とArとの混合
ガスを用い、それらの流量をそれぞれ100sccm、
10sccmおよび10sccmとし、圧力を2Pa、
RFパワーを1200Wとする。
【0026】次に、図5に示すように、例えばスパッタ
リング法により基板全面にTi膜およびTiN膜を順次
成膜してバリア膜としてのTiN/Ti膜15を形成す
る。これらの膜の膜厚の一例を挙げると、Ti膜は30
nm、TiN膜は70nmである。これらの膜の成膜条
件の一例を挙げると、Ti膜については、Tiターゲッ
トを用い、プロセスガスとしてArを用い、その流量を
40sccm、圧力を0.67Pa、温度を150℃と
し、TiN膜については、Tiターゲットを用い、プロ
セスガスとしてArとN2 との混合ガスを用い、それら
の流量をそれぞれ30sccmおよび100sccm、
圧力を0.67Pa、温度を150℃とする。
【0027】次に、例えばスパッタリング法により基板
全面にCu膜(図示せず)を成膜する。このCu膜の膜
厚は例えば10nm程度である。スパッタリング法によ
るこのCu膜の成膜条件の一例を挙げると、Cuターゲ
ットを用い、プロセスガスとしてArを用い、その流量
を40sccm、圧力を0.67Pa、温度を300℃
とする。
【0028】次に、図6に示すように、このCu膜をシ
ードレイヤーとして電解めっき法により配線形成用のC
u膜16を基板全面に成膜する。このCu膜16は配線
溝12および接続孔13が完全に埋め込まれる膜厚に成
膜する。このCu膜16の膜厚は具体的には例えば60
0nmである。シードレイヤーとしてのCu膜は、この
配線形成用のCu膜16の成膜時に一体化する。電解め
っき法によるCu膜16の成膜条件の一例を挙げると、
めっき液としてCuSO4 +5H2 Oを用い、温度を3
0℃、印加電圧を10V、電流密度を30mA/dm2
とする。
【0029】次に、CMP法により研磨を行って不要部
分のCu膜16およびTiN/Ti膜15を除去するこ
とにより、接続孔13の内部にのみこれらのCu膜16
およびTiN/Ti膜15を残す。これによって、図7
に示すように、配線溝12および接続孔13に埋め込ま
れた、いわゆるデュアルダマシン(Dual Damascene)構
造のCu配線が形成される。このCMP法による研磨条
件の一例を挙げると、研磨材(スラリー)として過酸化
水素水にFe(NO3 )を懸濁させたものを用い、その
流量を20sccmとし、研磨ヘッド圧力を4.0ps
i、ウエーハ回転数を20rpm、ヘッド回転数を20
rpmとする。
【0030】次に、図8に示すように、少なくとも、配
線溝12および接続孔13に埋め込まれたデュアルダマ
シン構造のCu配線の表面に酸化防止膜17を形成す
る。この酸化防止膜17としては、例えば、TiN膜、
SiN膜、Cu化合物膜などを用いることができる。ま
た、Cu化合物膜としては、Cu3 N膜、Cu3 P膜、
Cu3 As膜、CuCl膜、CuCl2 膜、CuBr膜
などを用いることができる。ここで、TiN膜の膜厚は
例えば30nmである。このTiN膜は例えばスパッタ
リング法により成膜することができ、その成膜条件は例
えばTiN/Ti膜15のTiN膜の成膜条件と同様で
ある。また、SiN膜の膜厚は例えば30nmである。
このSiN膜は例えばプラズマCVD法により成膜する
ことができ、その成膜条件はSiN膜9の成膜条件と同
様である。導電性のTiN膜を用いる場合には、TiN
膜を基板全面に成膜した後、これをエッチングによりパ
ターニングして、配線溝12および接続孔13に埋め込
まれたデュアルダマシン構造のCu配線の表面およびそ
の周辺部にのみ残す。また、Cu化合物膜の膜厚は例え
ば30nmである。このCu化合物膜は、N、P、A
s、Cl、Brなどを含むガス中で熱処理することによ
り形成することができる。このとき、この熱処理によ
り、配線溝12および接続孔13に埋め込まれたデュア
ルダマシン構造のCu配線の最表面のダングリングボン
ドに原子が結合して安定化することで、このCu配線の
酸化の進行が防止される。このCu化合物膜は、具体的
には例えば次のようにして形成する。すなわち、Cu3
N膜を形成する場合には、NH3 ガス中において400
℃で30分熱処理する。Cu3 P膜を形成する場合に
は、PH3 ガス中において400℃で30分熱処理す
る。Cu3 As膜を形成する場合には、AsH3 ガス中
において400℃で30分熱処理する。CuCl膜また
はCuCl2 膜を形成する場合には、Cl2 ガス中にお
いて400℃で30分熱処理する。CuBr膜を形成す
る場合には、HBrガス中において400℃で30分熱
処理する。この場合、これらのCu化合物膜は、配線溝
12および接続孔13に埋め込まれたデュアルダマシン
構造のCu配線の表面に自己整合的に形成される。
【0031】この後、通常のLSI製造工程により、層
間絶縁膜や上層の配線の形成などの必要な工程を経て、
目的とするLSIを完成させる。
【0032】以上のように、この第1の実施形態によれ
ば、配線溝12および接続孔13の底部を除く内表面の
すべてがSiN膜9、14により覆われ、この配線溝1
2および接続孔13にCu配線が埋め込まれており、さ
らに、このCu配線の表面に酸化防止膜17が形成され
ていることにより、配線溝12および接続孔13が形成
されている層間絶縁膜8、11との反応、例えば層間絶
縁膜8、11として低誘電率薄膜を用いたときのガス放
出によるCu配線の酸化を有効に防止することができ
る。また、層間絶縁膜8、11からのガス放出を防止す
ることができることにより、配線溝12および接続孔1
3をCuにより埋め込む際の埋め込み特性も良好であ
る。このため、Cuは比抵抗が小さく、エレクトロマイ
グレーション耐性も優れていることと相まって、信頼性
が良好で低抵抗のCuによるデュアルダマシン配線を得
ることができる。そして、これによって、信頼性が高
く、高速動作可能な高性能のLSIを高歩留まりで実現
することができる。
【0033】次に、この発明の第2の実施形態によるL
SIの製造方法について説明する。図9〜図15にこの
第2の実施形態によるLSIの製造方法を示す。
【0034】この第2の実施形態においては、図9に示
すように、第1の実施形態と同様にして、層間絶縁膜8
およびSiN膜9を順次成膜し、さらにこのSiN膜9
に開口10を形成した後、このSiN膜9をマスクとし
て例えばRIE法により層間絶縁膜8をエッチングする
ことにより接続孔13を形成する。
【0035】次に、図10に示すように、基板全面にS
iN膜18を成膜する。このSiN膜18の膜厚は例え
ば30nmとする。このSiN膜18は例えばプラズマ
CVD法により成膜することができ、その成膜条件は例
えば第1の実施形態のSiN膜9の成膜条件と同様であ
る。
【0036】次に、図11に示すように、第1の実施形
態と同様にして、基板全面に層間絶縁膜11を成膜した
後、この層間絶縁膜11の表面を例えばCMP法により
研磨して平坦化する。この層間絶縁膜11の成膜条件お
よび研磨条件は第1の実施形態と同様である。次に、こ
の層間絶縁膜11上にSiN膜19を成膜し、このSi
N膜19上にリソグラフィーにより配線溝形成用の所定
形状のレジストパターン(図示せず)を形成した後、こ
のレジストパターンをマスクとしてSiN膜19を例え
ばRIE法でエッチングすることにより開口20を形成
する。SiN膜19の成膜条件は例えばSiN膜9の成
膜条件と同様である。また、SiN膜19のエッチング
条件はSiN膜9のエッチング条件と同様である。
【0037】次に、図12に示すように、SiN膜19
をマスクとして層間絶縁膜11を例えばRIE法でエッ
チングすることにより配線溝12を形成する。このエッ
チングの際には、SiN膜18がエッチングストッパー
として働く。さらに、このSiN膜18が露出してから
は、このSiN膜9をマスクとしてエッチングすること
により接続孔13内の層間絶縁膜11をエッチング除去
する。層間絶縁膜11のエッチング条件は第1の実施形
態と同様である。
【0038】次に、図13に示すように、基板全面にS
iN膜21を成膜した後、このSiN膜21およびSi
N膜18を例えばRIE法でエッチバックすることによ
り、配線溝12および接続孔13の側壁にのみこれらの
SiN膜21およびSiN膜18を残す。SiN膜21
は例えばプラズマCVD法により成膜することができ、
その成膜条件はSiN膜9と同様である。また、これら
のSiN膜21およびSiN膜18のエッチング条件は
第1の実施形態のSiN膜14のエッチング条件と同様
である。このエッチングの際には、接続孔13の底部の
SiN膜18も除去される。
【0039】次に、図14に示すように、例えばスパッ
タリング法により基板全面にTiN/Ti膜15を成膜
する。このTiN/Ti膜15の膜厚および成膜条件は
第1の実施形態と同様である。次に、このTiN/Ti
膜15上に例えばスパッタリング法によりシードレイヤ
ーとなるCu膜(図示せず)を成膜する。このCu膜の
膜厚および成膜条件は第1の実施形態と同様である。次
に、このCu膜をシードレイヤーとして例えば電解めっ
き法により基板全面にCu膜16を成膜する。このCu
膜16の膜厚および成膜条件は第1の実施形態と同様で
ある。
【0040】次に、図15に示すように、CMP法によ
り研磨を行って不要部分のCu膜16およびTiN/T
i膜15を除去することにより、接続孔13の内部にの
みこれらのCu膜16およびTiN/Ti膜15を残
し、配線溝12および接続孔13に埋め込まれたデュア
ルダマシン構造のCu配線を形成する。このCMP法に
よる研磨条件は第1の実施形態と同様である。
【0041】次に、配線溝12および接続孔13に埋め
込まれたデュアルダマシン構造のCu配線の表面に酸化
防止膜17を形成する。この酸化防止膜17の材料、膜
厚および成膜条件は第1の実施形態と同様である。
【0042】この後、通常のLSI製造工程により、層
間絶縁膜や上層の配線の形成などの必要な工程を経て、
目的とするLSIを完成させる。
【0043】この第2の実施形態によれば、配線溝12
および接続孔13の底部を除く内表面のすべてがSiN
膜9、18、21により覆われているだけでなく、層間
絶縁膜、811の上面もそれぞれSiN膜9、19によ
り覆われているので、配線溝12および接続孔13が形
成されている層間絶縁膜8、11との反応、例えば層間
絶縁膜8、11として低誘電率薄膜を用いたときのガス
放出によるCu配線の酸化をほぼ完全に防止することが
できる。また、層間絶縁膜8、11からのガス放出をほ
ぼ完全に防止することができることにより、配線溝12
および接続孔13をCuにより埋め込む際の埋め込み特
性も良好である。このため、Cuは比抵抗が小さく、エ
レクトロマイグレーション耐性も優れていることと相ま
って、信頼性が良好で低抵抗のCuによるデュアルダマ
シン配線を得ることができる。そして、これによって、
信頼性が高く、高速動作可能な高性能のLSIを高歩留
まりで実現することができる。
【0044】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【0045】例えば、上述の第1および第2の実施形態
において挙げた数値、材料、構造、基板、原料、プロセ
スなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これら
と異なる数値、材料、構造、基板、原料、プロセスなど
を用いてもよい。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による半
導体装置によれば、接続孔および/または配線溝の内周
面が、導電材料の酸化を防止することができる材料から
なる酸化防止膜により覆われているので、接続孔および
/または配線溝に埋め込まれる導電材料の酸化を防止す
ることができる。このため、接続孔および/または配線
溝に埋め込まれた低抵抗のCu配線を得ることができ、
高速で信頼性が高い高性能の半導体装置を実現すること
ができる。
【0047】また、この発明による半導体装置の製造方
法によれば、接続孔および/または配線溝の内周面を、
導電材料の酸化を防止することができる材料からなる酸
化防止膜により覆った後、接続孔および/または配線溝
を導電材料により埋め込むようにしているので、接続孔
および/または配線溝に埋め込まれる導電材料の酸化を
防止することができる。このため、接続孔および/また
は配線溝に埋め込まれた低抵抗のCu配線を得ることが
でき、高速で信頼性が高い高性能の半導体装置を製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態によるLSIの製造
方法を説明するための断面図である。
【図2】この発明の第1の実施形態によるLSIの製造
方法を説明するための断面図である。
【図3】この発明の第1の実施形態によるLSIの製造
方法を説明するための断面図である。
【図4】この発明の第1の実施形態によるLSIの製造
方法を説明するための断面図である。
【図5】この発明の第1の実施形態によるLSIの製造
方法を説明するための断面図である。
【図6】この発明の第1の実施形態によるLSIの製造
方法を説明するための断面図である。
【図7】この発明の第1の実施形態によるLSIの製造
方法を説明するための断面図である。
【図8】この発明の第1の実施形態によるLSIの製造
方法を説明するための断面図である。
【図9】この発明の第2の実施形態によるLSIの製造
方法を説明するための断面図である。
【図10】この発明の第2の実施形態によるLSIの製
造方法を説明するための断面図である。
【図11】この発明の第2の実施形態によるLSIの製
造方法を説明するための断面図である。
【図12】この発明の第2の実施形態によるLSIの製
造方法を説明するための断面図である。
【図13】この発明の第2の実施形態によるLSIの製
造方法を説明するための断面図である。
【図14】この発明の第2の実施形態によるLSIの製
造方法を説明するための断面図である。
【図15】この発明の第2の実施形態によるLSIの製
造方法を説明するための断面図である。
【図16】従来のCuダマシン配線の形成方法を説明す
るための断面図である。
【符号の説明】
1・・・Si基板、8、11・・・層間絶縁膜、9、1
4、18、19、21・・・SiN膜、12・・・配線
溝、13・・・接続孔、15・・・TiN/Ti膜、1
6・・・Cu膜、17・・・酸化防止膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 BB04 BB14 BB30 DD06 DD15 DD37 DD52 DD65 EE17 FF07 FF13 FF16 FF22 FF27 GG13 HH08 HH09 HH12 HH16 5F033 HH11 HH18 HH33 JJ01 KK01 MM02 MM08 MM12 PP15 PP27 QQ09 QQ13 QQ48 RR06 SS13 SS15 TT01 XX09 XX14

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接続孔および/または配線溝に導電材料
    が埋め込まれた半導体装置において、 上記接続孔および/または配線溝の内周面が、上記導電
    材料の酸化を防止することができる材料からなる酸化防
    止膜により覆われていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 第1の絶縁膜とこの第1の絶縁膜上の第
    1の酸化防止膜とに上記接続孔が設けられ、上記第1の
    酸化防止膜上の第2の絶縁膜に上記配線溝が設けられ、
    上記接続孔および上記配線溝の側壁に第2の酸化防止膜
    が設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導
    体装置。
  3. 【請求項3】 第1の絶縁膜とこの第1の絶縁膜上の第
    1の酸化防止膜とに上記接続孔が設けられ、上記第1の
    酸化防止膜上の第2の絶縁膜とこの第2の絶縁膜上の第
    3の酸化防止膜とに上記配線溝が設けられ、上記接続孔
    および上記配線溝の側壁に第2の酸化防止膜が設けられ
    ていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 上記酸化防止膜はシリコン膜またはシリ
    コン化合物膜であることを特徴とする請求項1記載の半
    導体装置。
  5. 【請求項5】 上記酸化防止膜は窒化金属膜であること
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 上記導電材料は少なくとも銅を含む材料
    であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 上記導電材料は少なくとも銅を含む単層
    または多層の金属膜であることを特徴とする請求項1記
    載の半導体装置。
  8. 【請求項8】 上記接続孔および/または配線溝に埋め
    込まれた上記導電材料の表面も上記酸化防止膜により覆
    われていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置。
  9. 【請求項9】 上記導電材料の表面を覆う上記酸化防止
    膜はシリコン膜またはシリコン化合物膜であることを特
    徴とする請求項8記載の半導体装置。
  10. 【請求項10】 上記導電材料の表面を覆う上記酸化防
    止膜は窒化金属膜であることを特徴とする請求項8記載
    の半導体装置。
  11. 【請求項11】 上記導電材料の表面を覆う上記酸化防
    止膜は銅化合物膜であることを特徴とする請求項8記載
    の半導体装置。
  12. 【請求項12】 上記導電材料の表面を覆う上記酸化防
    止膜は金属膜であることを特徴とする請求項8記載の半
    導体装置。
  13. 【請求項13】 接続孔および/または配線溝に導電材
    料が埋め込まれた半導体装置の製造方法において、 上記接続孔および/または配線溝の内周面を、上記導電
    材料の酸化を防止することができる材料からなる酸化防
    止膜により覆った後、上記接続孔および/または配線溝
    を上記導電材料により埋め込むようにしたことを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 第1の絶縁膜と第1の酸化防止膜と第
    2の絶縁膜とを順次成膜し、上記第1の絶縁膜と上記第
    1の酸化防止膜とに上記接続孔を形成するとともに、上
    記第2の絶縁膜に上記配線溝を形成した後、上記接続孔
    および上記配線溝の側壁に第2の酸化防止膜を形成する
    ようにしたことを特徴とする請求項13記載の半導体装
    置の製造方法。
  15. 【請求項15】 第1の絶縁膜と第1の酸化防止膜とを
    順次成膜し、上記第1の絶縁膜と上記第1の酸化防止膜
    とに上記接続孔を形成し、第4の酸化防止膜と第2の絶
    縁膜と第3の酸化防止膜とを順次成膜し、上記第2の絶
    縁膜と上記第3の酸化防止膜とに上記配線溝を形成した
    後、上記接続孔および上記配線溝の側壁に第2の酸化防
    止膜を形成するようにしたことを特徴とする請求項13
    記載の半導体装置の製造方法。
  16. 【請求項16】 上記酸化防止膜はシリコン膜またはシ
    リコン化合物膜であることを特徴とする請求項13記載
    の半導体装置の製造方法。
  17. 【請求項17】 上記酸化防止膜は窒化金属膜であるこ
    とを特徴とする請求項13記載の半導体装置の製造方
    法。
  18. 【請求項18】 上記導電材料は少なくとも銅を含む材
    料であることを特徴とする請求項13記載の半導体装置
    の製造方法。
  19. 【請求項19】 上記導電材料は少なくとも銅を含む単
    層または多層の金属膜であることを特徴とする請求項1
    3記載の半導体装置の製造方法。
  20. 【請求項20】 上記接続孔および/または配線溝を上
    記導電材料により埋め込んだ後、上記導電材料の表面を
    上記酸化防止膜により覆うようにしたことを特徴とする
    請求項13記載の半導体装置の製造方法。
  21. 【請求項21】 上記導電材料の表面を覆う上記酸化防
    止膜はシリコン膜またはシリコン化合物膜であることを
    特徴とする請求項20記載の半導体装置の製造方法。
  22. 【請求項22】 上記導電材料の表面を覆う上記酸化防
    止膜は窒化金属膜であることを特徴とする請求項20記
    載の半導体装置の製造方法。
  23. 【請求項23】 上記導電材料の表面を覆う上記酸化防
    止膜は銅化合物膜であることを特徴とする請求項20記
    載の半導体装置の製造方法。
  24. 【請求項24】 上記導電材料の表面を覆う上記酸化防
    止膜は金属膜であることを特徴とする請求項20記載の
    半導体装置の製造方法。
JP10337514A 1998-11-27 1998-11-27 半導体装置およびその製造方法 Pending JP2000164707A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10337514A JP2000164707A (ja) 1998-11-27 1998-11-27 半導体装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10337514A JP2000164707A (ja) 1998-11-27 1998-11-27 半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000164707A true JP2000164707A (ja) 2000-06-16

Family

ID=18309381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10337514A Pending JP2000164707A (ja) 1998-11-27 1998-11-27 半導体装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000164707A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100421155B1 (ko) * 2000-06-15 2004-03-03 사이프레스 세미컨덕터 코포레이션 에칭 중지층을 포함하는 집적 회로에 금속화물 및 접촉구조물을 제조하는 방법
KR100421154B1 (ko) * 2000-06-15 2004-03-03 사이프레스 세미컨덕터 코포레이션 집적 회로에 금속화물 및 접촉 구조물을 제조하는 방법
JP2004523132A (ja) * 2001-07-10 2004-07-29 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド イオン打ち込みによってサイドウォールの密度を局所的に高くする方法
JP2005197742A (ja) * 2003-12-31 2005-07-21 Dongbuanam Semiconductor Inc デュアルダマシン工程の中で銅の酸化防止方法
JP2007142421A (ja) * 2005-11-15 2007-06-07 Dongbu Electronics Co Ltd 半導体素子及びこの製造方法
JP2008010630A (ja) * 2006-06-29 2008-01-17 Sharp Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2008010896A (ja) * 2007-09-28 2008-01-17 Seiko Epson Corp 半導体集積回路の配線構造及び配線形成方法
JP2008199059A (ja) * 2008-05-01 2008-08-28 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法
JP2010287831A (ja) * 2009-06-15 2010-12-24 Renesas Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100421155B1 (ko) * 2000-06-15 2004-03-03 사이프레스 세미컨덕터 코포레이션 에칭 중지층을 포함하는 집적 회로에 금속화물 및 접촉구조물을 제조하는 방법
KR100421154B1 (ko) * 2000-06-15 2004-03-03 사이프레스 세미컨덕터 코포레이션 집적 회로에 금속화물 및 접촉 구조물을 제조하는 방법
JP2004523132A (ja) * 2001-07-10 2004-07-29 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド イオン打ち込みによってサイドウォールの密度を局所的に高くする方法
JP2005197742A (ja) * 2003-12-31 2005-07-21 Dongbuanam Semiconductor Inc デュアルダマシン工程の中で銅の酸化防止方法
JP4602091B2 (ja) * 2003-12-31 2010-12-22 ドンブ エレクトロニクス チェシクフェサ デュアルダマシン工程の中で銅の酸化防止方法
JP2007142421A (ja) * 2005-11-15 2007-06-07 Dongbu Electronics Co Ltd 半導体素子及びこの製造方法
JP2008010630A (ja) * 2006-06-29 2008-01-17 Sharp Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2008010896A (ja) * 2007-09-28 2008-01-17 Seiko Epson Corp 半導体集積回路の配線構造及び配線形成方法
JP2008199059A (ja) * 2008-05-01 2008-08-28 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法
JP2010287831A (ja) * 2009-06-15 2010-12-24 Renesas Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7304386B2 (en) Semiconductor device having a multilayer wiring structure
US8975749B2 (en) Method of making a semiconductor device including barrier layers for copper interconnect
US6878615B2 (en) Method to solve via poisoning for porous low-k dielectric
US7871923B2 (en) Self-aligned air-gap in interconnect structures
US7319071B2 (en) Methods for forming a metallic damascene structure
US20080280432A1 (en) Barrier Material and Process for Cu Interconnect
US6197681B1 (en) Forming copper interconnects in dielectric materials with low constant dielectrics
US20070085209A1 (en) Anchored damascene structures
JP2009302501A (ja) 相互接続構造体およびその形成方法(エレクトロマイグレーション耐性強化のための相互接続構造体)
JP2012209287A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2000174123A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2011014904A (ja) ビアがガウジングされた相互接続構造体及びその製造方法
US20020098673A1 (en) Method for fabricating metal interconnects
JP2000164707A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2006324584A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US6576545B1 (en) Semiconductor devices with dual nature capping/ARC layers on fluorine doped silica glass inter-layer dielectrics and method of forming capping/ARC layers
JP2000156406A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2004014901A (ja) 半導体装置とその製造方法
JP2004289155A (ja) 選択性エッチング化学薬品及びcd制御のための高重合性ガスを含むbarcエッチング
US8053359B2 (en) Semiconductor device having a second level of metallization formed over a first level with minimal damage to the first level and method
KR20040012705A (ko) 집적 회로에서의 구리 상호 접속부 형성 방법
US6448654B1 (en) Ultra thin etch stop layer for damascene process
KR20030071798A (ko) 집적 회로에서 구리 상호 접속부 형성 방법
KR100434508B1 (ko) 변형된 듀얼 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 금속배선 형성방법
US20040155348A1 (en) Barrier structure for copper metallization and method for the manufacture thereof

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20041222

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20050111

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050802

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080229

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080812

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081216