JP2001015517A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JP2001015517A JP2001015517A JP11189603A JP18960399A JP2001015517A JP 2001015517 A JP2001015517 A JP 2001015517A JP 11189603 A JP11189603 A JP 11189603A JP 18960399 A JP18960399 A JP 18960399A JP 2001015517 A JP2001015517 A JP 2001015517A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接合性に乏しいバリヤ層の上にも十分な接合
力を持った導電線路を形成した半導体装置とその製造方
法を提供する。 【解決手段】 基材１上に、拡散抑制層１４に近接する
導電線路２２を有する構造を有する半導体装置におい
て、該拡散抑制層と前記導電線路の境界に、窒素との反
応性が高い元素を含む薄層である仲介層１８，２８が形
成されている。
力を持った導電線路を形成した半導体装置とその製造方
法を提供する。 【解決手段】 基材１上に、拡散抑制層１４に近接する
導電線路２２を有する構造を有する半導体装置におい
て、該拡散抑制層と前記導電線路の境界に、窒素との反
応性が高い元素を含む薄層である仲介層１８，２８が形
成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積配線においては、高
電流密度の導電線路を構成する材料の内部で生じるエレ
クトロマイグレーションやストレスマイグレーション、
線間容量の増大によって生じる信号遅延等を回避するた
め、導電材料として従来のアルミニウム（Ａｌ）系に替
わって銅（Ｃｕ）を用いることが必至の情勢となってい
る。銅は周囲のＳｉやＳｉＯ２中への拡散が非常に速い
という欠点があるので、５００℃程度までは確実に銅原
子の拡散を抑止することができる拡散抑制（バリヤ）層
を、銅と基材の間に形成することが不可欠である。
電流密度の導電線路を構成する材料の内部で生じるエレ
クトロマイグレーションやストレスマイグレーション、
線間容量の増大によって生じる信号遅延等を回避するた
め、導電材料として従来のアルミニウム（Ａｌ）系に替
わって銅（Ｃｕ）を用いることが必至の情勢となってい
る。銅は周囲のＳｉやＳｉＯ２中への拡散が非常に速い
という欠点があるので、５００℃程度までは確実に銅原
子の拡散を抑止することができる拡散抑制（バリヤ）層
を、銅と基材の間に形成することが不可欠である。
【０００３】このようなバリヤ層を構成する材料として
は、従来のアルミニウム（Ａｌ）系配線で用いてきた窒
化チタン（ＴｉＮ）だけでなく、タングステン（Ｗ）、
タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等のような単体高融
点金属や、更に高い融点をもつ高融点金属の炭化物や窒
化物〔炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化タンタル（Ｔａ
Ｃ）、窒化タンタル（ＴａＮ）など〕が広く研究されて
いる。また、最近では三元系のアモルファス材料〔Ｔｉ
−Ｓｉ−Ｎ，Ｔａ−Ｓｉ−Ｎ系など〕が研究の対象とし
て注目を集めている。しかしながら、これらのバリア層
の候補材料は一般的に高温での反応性が相対的に低いの
で、接触する導電線路との間の接合強度が低いという不
都合がある。
は、従来のアルミニウム（Ａｌ）系配線で用いてきた窒
化チタン（ＴｉＮ）だけでなく、タングステン（Ｗ）、
タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等のような単体高融
点金属や、更に高い融点をもつ高融点金属の炭化物や窒
化物〔炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化タンタル（Ｔａ
Ｃ）、窒化タンタル（ＴａＮ）など〕が広く研究されて
いる。また、最近では三元系のアモルファス材料〔Ｔｉ
−Ｓｉ−Ｎ，Ｔａ−Ｓｉ−Ｎ系など〕が研究の対象とし
て注目を集めている。しかしながら、これらのバリア層
の候補材料は一般的に高温での反応性が相対的に低いの
で、接触する導電線路との間の接合強度が低いという不
都合がある。
【０００４】一方、半導体装置の集積度の増大に伴い、
導電線路を収納・保持する溝や穴の幅（直径）は小さ
く、深さは大きくなるので、絶縁体の凹み内部にバリヤ
層を形成することはできても、その上に更に導電材料た
る銅（Ｃｕ）を、配線製造で実績ある従来法〔スパッタ
リフロー〕によって健全かつ、高品質に充填することは
困難な情勢となっている。
導電線路を収納・保持する溝や穴の幅（直径）は小さ
く、深さは大きくなるので、絶縁体の凹み内部にバリヤ
層を形成することはできても、その上に更に導電材料た
る銅（Ｃｕ）を、配線製造で実績ある従来法〔スパッタ
リフロー〕によって健全かつ、高品質に充填することは
困難な情勢となっている。
【０００５】他方、従来のスパッタリフロー法に替わる
方法である熱ＣＶＤ（化学気相蒸着）によって銅を凹み
に埋込むことは可能であるが、ＣＶＤでは埋込みに用い
る銅の堆積速度が遅いだけでなく、通常複雑な有機錯体
原料を用いるために、銅中に不純物が含まれ易くなると
いう組成上の問題、及び結晶粒径が小さく、（111）面
優位性が低いので導電性やエレクトロマイグレーション
耐性が乏しいという欠点がある。
方法である熱ＣＶＤ（化学気相蒸着）によって銅を凹み
に埋込むことは可能であるが、ＣＶＤでは埋込みに用い
る銅の堆積速度が遅いだけでなく、通常複雑な有機錯体
原料を用いるために、銅中に不純物が含まれ易くなると
いう組成上の問題、及び結晶粒径が小さく、（111）面
優位性が低いので導電性やエレクトロマイグレーション
耐性が乏しいという欠点がある。
【０００６】以上のような種々の問題から、銅の電解め
っき法による微細凹みへの埋込みが注目を集めている。
本方法は、本来的に低コストであり、スループットが高
いという利点を持っており、近い将来のデュアルダマシ
ンの具体化の決め手と考えられている。
っき法による微細凹みへの埋込みが注目を集めている。
本方法は、本来的に低コストであり、スループットが高
いという利点を持っており、近い将来のデュアルダマシ
ンの具体化の決め手と考えられている。
【０００７】これは、図５（ａ）に示すように、配線構
造を形成した半導体基板（基材）１上の導電層１ａの上
にＳｉＯ２からなる絶縁膜２を堆積した後、リソグラフ
ィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線用
の溝４を形成する。そして、この溝４の内表面に例え
ば、ＴｉＮ又はＴａＮ等からなる拡散抑制層（バリヤ
層）５を、ＣＶＤあるいはスパッタリング等の周知の方
法によって形成する。
造を形成した半導体基板（基材）１上の導電層１ａの上
にＳｉＯ２からなる絶縁膜２を堆積した後、リソグラフ
ィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線用
の溝４を形成する。そして、この溝４の内表面に例え
ば、ＴｉＮ又はＴａＮ等からなる拡散抑制層（バリヤ
層）５を、ＣＶＤあるいはスパッタリング等の周知の方
法によって形成する。
【０００８】次に、図５（ｂ）に示すように半導体基板
１のコンタクトホール３および溝４にめっき法によりＣ
ｕを充填し、その後、化学的機械的研摩（ＣＭＰ）によ
り、絶縁膜２上のＣｕ層及びバリア層を除去し、コンタ
クトホール３および配線用の溝４に充填したＣｕ層６の
表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これに
より、図５（ｃ）に示すようにＣｕ部分６からなる配線
が形成される。
１のコンタクトホール３および溝４にめっき法によりＣ
ｕを充填し、その後、化学的機械的研摩（ＣＭＰ）によ
り、絶縁膜２上のＣｕ層及びバリア層を除去し、コンタ
クトホール３および配線用の溝４に充填したＣｕ層６の
表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これに
より、図５（ｃ）に示すようにＣｕ部分６からなる配線
が形成される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで電解めっきプ
ロセスを用いる場合には、凹み３，４の内面に導電性の
良い給電層（いわゆるシード層）を形成することが必要
である。その理由は、絶縁体の凹みに敷設したバリヤ層
５は、前述のように、高融点金属或いはその炭化物や窒
化物から形成されており、その電気抵抗が比較的大きい
ので、そのままでは電解めっきを健全に行うことが著し
く困難であるからである。シード層としては、銅めっき
を行う場合には通常同材質の銅を用いる。
ロセスを用いる場合には、凹み３，４の内面に導電性の
良い給電層（いわゆるシード層）を形成することが必要
である。その理由は、絶縁体の凹みに敷設したバリヤ層
５は、前述のように、高融点金属或いはその炭化物や窒
化物から形成されており、その電気抵抗が比較的大きい
ので、そのままでは電解めっきを健全に行うことが著し
く困難であるからである。シード層としては、銅めっき
を行う場合には通常同材質の銅を用いる。
【００１０】銅のシード層は、従来からスパッタリング
によって形成しているが、前述のように半導体装置の集
積度が増大したので、スパッタリング法の限界が指摘さ
れている。例えば、開口幅０．２５μｍで深さ１μｍの
穴にスパッタリングよるシード層を形成しても穴の内面
に十分均一な膜を堆積することが著しく困難であるだけ
でなく、シード層が仮に形成されたとしても、下地のバ
リヤ層との間の接合性が乏しいものとなっていた。
によって形成しているが、前述のように半導体装置の集
積度が増大したので、スパッタリング法の限界が指摘さ
れている。例えば、開口幅０．２５μｍで深さ１μｍの
穴にスパッタリングよるシード層を形成しても穴の内面
に十分均一な膜を堆積することが著しく困難であるだけ
でなく、シード層が仮に形成されたとしても、下地のバ
リヤ層との間の接合性が乏しいものとなっていた。
【００１１】このような低接合性のシード層の上にめっ
き膜を堆積させても、めっき後の研摩（ＣＭＰ）工程で
銅の導電線路が拡散抑制層から容易に剥離・脱落してし
まう恐れが大きいという欠点がある。
き膜を堆積させても、めっき後の研摩（ＣＭＰ）工程で
銅の導電線路が拡散抑制層から容易に剥離・脱落してし
まう恐れが大きいという欠点がある。
【００１２】本発明は前述の不具合を克服して、接合性
に乏しいバリヤ層の上にも十分な接合力を持った導電線
路を形成した半導体装置とその製造方法を提供する。
に乏しいバリヤ層の上にも十分な接合力を持った導電線
路を形成した半導体装置とその製造方法を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基材上に、拡散抑制層に近接する導電線路を有する
構造を有する半導体装置において、該拡散抑制層と前記
導電線路の境界に、窒素との反応性が高い元素の薄層で
ある仲介層が形成されていることを特徴とする半導体装
置である。
は、基材上に、拡散抑制層に近接する導電線路を有する
構造を有する半導体装置において、該拡散抑制層と前記
導電線路の境界に、窒素との反応性が高い元素の薄層で
ある仲介層が形成されていることを特徴とする半導体装
置である。
【００１４】これにより、拡散抑制層中の窒素と仲介層
中の元素が反応して拡散抑制層の表面に該元素とその窒
化物の混合相を形成し、導電線路とバリヤ層との接合性
を拡充・強化する。このような混合相を形成するため
に、必要に応じて熱処理を行なう。このような混合相
は、反応を通じて拡散抑制層と強固に結合するととも
に、金属相であるシード層との結合性も良いので、これ
を仲介として拡散抑制層とシード層とを強固に結合させ
る。シード層とその上に堆積する埋込み金属層は共に金
属同士なので、一般に強固な結合を確保できる。以上の
結果として導電線路とバリヤ層は互いに強く結合するこ
とができる。窒素との反応性が高い元素としては、チタ
ン（Ｔｉ）やジルコニウム（Ｚｒ）等が挙げられる。
中の元素が反応して拡散抑制層の表面に該元素とその窒
化物の混合相を形成し、導電線路とバリヤ層との接合性
を拡充・強化する。このような混合相を形成するため
に、必要に応じて熱処理を行なう。このような混合相
は、反応を通じて拡散抑制層と強固に結合するととも
に、金属相であるシード層との結合性も良いので、これ
を仲介として拡散抑制層とシード層とを強固に結合させ
る。シード層とその上に堆積する埋込み金属層は共に金
属同士なので、一般に強固な結合を確保できる。以上の
結果として導電線路とバリヤ層は互いに強く結合するこ
とができる。窒素との反応性が高い元素としては、チタ
ン（Ｔｉ）やジルコニウム（Ｚｒ）等が挙げられる。
【００１５】請求項２に記載の発明は、基材上に、拡散
抑制層に近接する導電線路を有する構造を有する半導体
装置を製造する方法において、該拡散抑制層の表面に、
窒素との反応性が高い元素の薄層である仲介層を形成す
る工程と、該仲介層の上に導電線路の素材となる金属を
充填する工程とを有することを特徴とする半導体装置の
製造方法である。
抑制層に近接する導電線路を有する構造を有する半導体
装置を製造する方法において、該拡散抑制層の表面に、
窒素との反応性が高い元素の薄層である仲介層を形成す
る工程と、該仲介層の上に導電線路の素材となる金属を
充填する工程とを有することを特徴とする半導体装置の
製造方法である。
【００１６】請求項３に記載の発明は、前記仲介層を形
成するために、有機金属原料の熱分解を利用することを
特徴とする請求項１に記載の半導体装置又は請求項２に
記載の半導体装置の製造方法である。
成するために、有機金属原料の熱分解を利用することを
特徴とする請求項１に記載の半導体装置又は請求項２に
記載の半導体装置の製造方法である。
【００１７】熱分解によって金属チタン（Ｔｉ）やジル
コニウム（Ｚｒ）を生じる有機金属としては表１に示す
ようなものがある。表１は、特に低温で熱分解を起こし
易いものを列挙してある。表１に示した５種類の有機金
属原料は、いずれも昇温することによって熱分解を生じ
る。特に２００℃程度以上に昇温することによって、単
体金属であるチタン（Ｔｉ）又はジルコニウム（Ｚｒ）
を生じる性質を有している。したがって、これらの原料
を基板上に接触載置した状態で加熱すれば、これらは熱
分解を起こす。
コニウム（Ｚｒ）を生じる有機金属としては表１に示す
ようなものがある。表１は、特に低温で熱分解を起こし
易いものを列挙してある。表１に示した５種類の有機金
属原料は、いずれも昇温することによって熱分解を生じ
る。特に２００℃程度以上に昇温することによって、単
体金属であるチタン（Ｔｉ）又はジルコニウム（Ｚｒ）
を生じる性質を有している。したがって、これらの原料
を基板上に接触載置した状態で加熱すれば、これらは熱
分解を起こす。
【００１８】請求項４に記載の発明は、前記仲介層を形
成するために、分散めっきを利用することを特徴とする
請求項１に記載の半導体装置又は請求項２に記載の半導
体装置の製造方法である。めっき浴中に仲介層を形成す
るための難溶性の微粒子を分散させてめっきプロセスを
実施すると、めっきすべき金属と微粒子が基板上に同時
に析出（共析）して、金属マトリクス中に微粒子が細か
く分散しためっき層を得ること（分散めっき）ができ、
これにより仲介層を形成することができる。
成するために、分散めっきを利用することを特徴とする
請求項１に記載の半導体装置又は請求項２に記載の半導
体装置の製造方法である。めっき浴中に仲介層を形成す
るための難溶性の微粒子を分散させてめっきプロセスを
実施すると、めっきすべき金属と微粒子が基板上に同時
に析出（共析）して、金属マトリクス中に微粒子が細か
く分散しためっき層を得ること（分散めっき）ができ、
これにより仲介層を形成することができる。
【００１９】請求項５に記載の発明は、前記導電線路の
素材は銅であり、かつ前記拡散抑制層はタンタル（Ｔ
ａ）又はチタン（Ｔｉ）又はタングステン（Ｗ）のいず
れかの窒化物からなり、更に窒素との反応性が高い元素
としてジルコニウム（Ｚｒ）又はチタン（Ｔｉ）を用い
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置又は請
求項２に記載の半導体装置の製造方法である。
素材は銅であり、かつ前記拡散抑制層はタンタル（Ｔ
ａ）又はチタン（Ｔｉ）又はタングステン（Ｗ）のいず
れかの窒化物からなり、更に窒素との反応性が高い元素
としてジルコニウム（Ｚｒ）又はチタン（Ｔｉ）を用い
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置又は請
求項２に記載の半導体装置の製造方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１の実施の形
態の方法を図１及び図２を参照して説明する。基材（半
導体ウエハ）１の表面の例えばＳｉＯ２からなる絶縁層
１０に、所定の配線パターンに沿って微細な溝や穴の形
状を持つ凹み１２を形成し、この凹み１２の内面に、例
えば、ＴｉＮ，ＴａＮ等からなる拡散抑制層（バリヤ
層）１４を、ＣＶＤあるいはスパッタリング等の周知の
方法によって形成する。
態の方法を図１及び図２を参照して説明する。基材（半
導体ウエハ）１の表面の例えばＳｉＯ２からなる絶縁層
１０に、所定の配線パターンに沿って微細な溝や穴の形
状を持つ凹み１２を形成し、この凹み１２の内面に、例
えば、ＴｉＮ，ＴａＮ等からなる拡散抑制層（バリヤ
層）１４を、ＣＶＤあるいはスパッタリング等の周知の
方法によって形成する。
【００２１】次に、この基材１を密閉可能な容器に入
れ、その表面を表１に示すような有機金属原料又はそれ
を含む溶液１６によって覆う（図１（ａ）参照）。例え
ば、仲介層をチタン（Ｔｉ）と窒素（Ｎ）から形成する
場合、テトラメチルアミノチタンをバリヤ層表面に注ぐ
か、あるいは噴霧して、必要に応じて振動や加圧を行っ
て凹み１２に浸透させた後、不要な部分を除去する。そ
して、容器内に水素ガス等を供給して非酸化性もしくは
還元性雰囲気にし、所定の加熱手段によって有機金属原
料が熱分解する温度に加熱する。
れ、その表面を表１に示すような有機金属原料又はそれ
を含む溶液１６によって覆う（図１（ａ）参照）。例え
ば、仲介層をチタン（Ｔｉ）と窒素（Ｎ）から形成する
場合、テトラメチルアミノチタンをバリヤ層表面に注ぐ
か、あるいは噴霧して、必要に応じて振動や加圧を行っ
て凹み１２に浸透させた後、不要な部分を除去する。そ
して、容器内に水素ガス等を供給して非酸化性もしくは
還元性雰囲気にし、所定の加熱手段によって有機金属原
料が熱分解する温度に加熱する。
【表１】
【００２２】例えば、有機金属原料がテトラメチルアミ
ノチタンである場合には、２００℃以上に昇温すると、
これが熱分解する。分解生成物のうち、Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ
を含むものは容易に蒸発して飛散するので基材１上から
消失し、純金属たるチタン（Ｔｉ）が基材１上に残留し
て仲介層１８を構成する（図１（ｂ）参照）。
ノチタンである場合には、２００℃以上に昇温すると、
これが熱分解する。分解生成物のうち、Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ
を含むものは容易に蒸発して飛散するので基材１上から
消失し、純金属たるチタン（Ｔｉ）が基材１上に残留し
て仲介層１８を構成する（図１（ｂ）参照）。
【００２３】以上により、バリヤ層１４上にチタンから
なる仲介層１８を載置・植付した凹み１２に、スパッタ
リング等によって銅シード層２０を形成し（図１（ｃ）
参照）、これを給電層として銅めっきによる埋込み成膜
を行って導電線路２２を形成する（図１（ｄ）参照）。
なお、単体のチタン又はジルコニウムは酸化し易いの
で、銅シード層２０を堆積するまでは大気に曝さないよ
うにする。
なる仲介層１８を載置・植付した凹み１２に、スパッタ
リング等によって銅シード層２０を形成し（図１（ｃ）
参照）、これを給電層として銅めっきによる埋込み成膜
を行って導電線路２２を形成する（図１（ｄ）参照）。
なお、単体のチタン又はジルコニウムは酸化し易いの
で、銅シード層２０を堆積するまでは大気に曝さないよ
うにする。
【００２４】次に、埋込み成膜を行った基材１を、適当
な加熱手段により、所定の雰囲気中で昇温し、バリヤ層
１４から導電線路２２の純銅の方向へ窒素を拡散させ、
界面で反応させる。これにより、境界面付近にチタン
（Ｔｉ）と窒素（Ｎ）から成る薄層状の化合物層２４を
形成する（図１（ｅ）参照）。すなわち、当初チタンだ
けで構成した仲介層はチタン−窒素化合物層へと変化す
る（仲介層の完成）。この化合物２４は拡散抑制層１４
及びシード層２０の双方への結合力が高いので、導電線
路２２の金属と基材１の間の強固な接合を形成すること
ができる。また、当然のことながらチタンに替えて、ジ
ルコニウムと窒素から仲介層を構成するときは、表１の
ジルコニウムを含む有機金属原料のどれかを選ぶ。
な加熱手段により、所定の雰囲気中で昇温し、バリヤ層
１４から導電線路２２の純銅の方向へ窒素を拡散させ、
界面で反応させる。これにより、境界面付近にチタン
（Ｔｉ）と窒素（Ｎ）から成る薄層状の化合物層２４を
形成する（図１（ｅ）参照）。すなわち、当初チタンだ
けで構成した仲介層はチタン−窒素化合物層へと変化す
る（仲介層の完成）。この化合物２４は拡散抑制層１４
及びシード層２０の双方への結合力が高いので、導電線
路２２の金属と基材１の間の強固な接合を形成すること
ができる。また、当然のことながらチタンに替えて、ジ
ルコニウムと窒素から仲介層を構成するときは、表１の
ジルコニウムを含む有機金属原料のどれかを選ぶ。
【００２５】次に、本発明の他の実施の形態を図３及び
図４を参照して説明する。電解或いは無電解めっき浴中
に難溶性の微粒子を分散させてめっきプロセスを実施す
ると、めっきすべき金属と微粒子が基材１上に同時に析
出（共析）して、金属マトリクス中に微粒子が細かく分
散しためっき層（分散めっき）を得ることができること
が知られている。この実施の形態では、この分散めっき
を利用して仲介層１８を形成する。
図４を参照して説明する。電解或いは無電解めっき浴中
に難溶性の微粒子を分散させてめっきプロセスを実施す
ると、めっきすべき金属と微粒子が基材１上に同時に析
出（共析）して、金属マトリクス中に微粒子が細かく分
散しためっき層（分散めっき）を得ることができること
が知られている。この実施の形態では、この分散めっき
を利用して仲介層１８を形成する。
【００２６】すなわち、バリヤ層１４を下地とする基材
１に銅めっきによる埋込みを施すのに先立って、所定の
銅めっき液中にチタン又はジルコニウムの微粒子２６を
予め混入分散しておいて、めっき操作を実施し、バリヤ
層１４上に、チタン又はジルコニウムの微粒子２６を分
散した銅の薄層（仲介層）２８を形成する（図３（ａ）
参照）。なお、バリヤ層１４がチッ化チタンＴｉＮやチ
ッ化タンタルＴａＮからなる場合、通常導電性が低いの
で、通常の方法によって触媒接触処理を行った上で、前
述の分散めっきを無電解法で行うのが良い。
１に銅めっきによる埋込みを施すのに先立って、所定の
銅めっき液中にチタン又はジルコニウムの微粒子２６を
予め混入分散しておいて、めっき操作を実施し、バリヤ
層１４上に、チタン又はジルコニウムの微粒子２６を分
散した銅の薄層（仲介層）２８を形成する（図３（ａ）
参照）。なお、バリヤ層１４がチッ化チタンＴｉＮやチ
ッ化タンタルＴａＮからなる場合、通常導電性が低いの
で、通常の方法によって触媒接触処理を行った上で、前
述の分散めっきを無電解法で行うのが良い。
【００２７】微粒子分散めっきは、銅めっき以外の金属
めっき、例えばＮｉめっきやＡｇめっき等で代用しても
よい。分散めっきは極めて薄く堆積するだけで十分であ
り、配線全体の電流容量に及ぼす影響は小さいので、状
況によって現実性の高いめっき種を選べばよい。
めっき、例えばＮｉめっきやＡｇめっき等で代用しても
よい。分散めっきは極めて薄く堆積するだけで十分であ
り、配線全体の電流容量に及ぼす影響は小さいので、状
況によって現実性の高いめっき種を選べばよい。
【００２８】分散めっきを行った後、めっき液を通常の
銅めっき用のそれに置換し、通常のめっき操作（電解ま
たは無電解法）を行って純銅めっきによる埋込みを行
い、導電線路２２を形成する（図３（ｂ）参照）。
銅めっき用のそれに置換し、通常のめっき操作（電解ま
たは無電解法）を行って純銅めっきによる埋込みを行
い、導電線路２２を形成する（図３（ｂ）参照）。
【００２９】なお、チタン又はジルコニウムは極めて酸
化し易いので、仲介層形成に先立ってこれら微粒子表面
の酸化膜を除去する表面処理を公知の方法で行う。酸化
膜を除去するための処理法としては例えば、酸洗、エッ
チング、湿式ブラスト、陽極エッチング等の工程を適宜
組合せて行う作業手順が提案されている〔表面技術協会
編「表面技術便覧」（日刊工業新聞社）Ｐ．９０〕。
化し易いので、仲介層形成に先立ってこれら微粒子表面
の酸化膜を除去する表面処理を公知の方法で行う。酸化
膜を除去するための処理法としては例えば、酸洗、エッ
チング、湿式ブラスト、陽極エッチング等の工程を適宜
組合せて行う作業手順が提案されている〔表面技術協会
編「表面技術便覧」（日刊工業新聞社）Ｐ．９０〕。
【００３０】このようにめっき処理により配線を形成し
た後、先の実施の形態と同様に、適当な加熱手段によっ
て昇温し、バリヤ層１４から導電線路２２の純銅の方向
へ窒素を拡散させ、界面で反応させることによって境界
面付近に薄層状の化合物層２４を形成する（図３（ｃ）
参照）。すなわち、当初チタン、又はジルコニウムだけ
から構成した仲介層はチタン−窒素又はチタン−ジルコ
ニウム化合物層へと変化する（仲介層の完成）。これに
より、前述の機構による強固な接合を形成することがで
きる。
た後、先の実施の形態と同様に、適当な加熱手段によっ
て昇温し、バリヤ層１４から導電線路２２の純銅の方向
へ窒素を拡散させ、界面で反応させることによって境界
面付近に薄層状の化合物層２４を形成する（図３（ｃ）
参照）。すなわち、当初チタン、又はジルコニウムだけ
から構成した仲介層はチタン−窒素又はチタン−ジルコ
ニウム化合物層へと変化する（仲介層の完成）。これに
より、前述の機構による強固な接合を形成することがで
きる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
拡散抑制層中の窒素と仲介層中の元素が反応して拡散抑
制層と導電線路の境界部に該元素と窒素との化合物層を
形成することによって、導電線路とバリヤ層との接合性
を拡充・強化するので、元来接合性に乏しいバリヤ層の
上にも十分な接合力を持った導電線路を形成することが
できる。従って、高集積度の半導体装置における微細な
配線構造を安定して形成することができ、半導体装置産
業の発展に寄与することができる。
拡散抑制層中の窒素と仲介層中の元素が反応して拡散抑
制層と導電線路の境界部に該元素と窒素との化合物層を
形成することによって、導電線路とバリヤ層との接合性
を拡充・強化するので、元来接合性に乏しいバリヤ層の
上にも十分な接合力を持った導電線路を形成することが
できる。従って、高集積度の半導体装置における微細な
配線構造を安定して形成することができ、半導体装置産
業の発展に寄与することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の工程を説明するた
めの基材の断面図である。
めの基材の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の工程を説明するフ
ロー図の例である。
ロー図の例である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の工程を説明するた
めの基材の断面図である。
めの基材の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の工程を説明するフ
ロー図の例である。
ロー図の例である。
【図５】従来の工程を説明するための基材の断面図であ
る。
る。
１ 基材 １２ 凹み １４ バリヤ層 １８，２８ 仲介層 ２２ 導電線路 ２４ 化合物層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M104 BB04 BB29 BB30 BB32 BB33 DD51 DD52 DD53 DD78 DD83 FF18 FF22 HH08 5F033 HH07 HH11 HH14 HH32 HH33 HH34 JJ07 JJ11 JJ14 JJ32 JJ33 JJ34 MM01 MM12 MM13 NN06 NN07 PP06 PP15 PP26 PP27 PP28 QQ53 QQ78 QQ80 RR04 XX13
Claims (5)
- 【請求項１】 基材上に、拡散抑制層に近接する導電線
路を有する構造を有する半導体装置において、 該拡散抑制層と前記導電線路の境界に、窒素との反応性
が高い元素を含む薄層である仲介層が形成されているこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 基材上に、拡散抑制層に近接する導電線
路を有する構造を有する半導体装置を製造する方法にお
いて、 該拡散抑制層の表面に、窒素との反応性が高い元素を含
む薄層である仲介層を形成する工程と、 該仲介層の上に導電線路の素材となる金属を充填する工
程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記仲介層を形成するために、有機金属
原料の熱分解を利用することを特徴とする請求項１に記
載の半導体装置又は請求項２に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項４】 前記仲介層を形成するために、分散めっ
きを利用することを特徴とする請求項１に記載の半導体
装置又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記導電線路の素材は銅であり、かつ前
記拡散抑制層はタンタル（Ｔａ）又はチタン（Ｔｉ）又
はタングステン（Ｗ）のいずれかの窒化物からなり、更
に窒素との反応性が高い元素としてジルコニウム（Ｚ
ｒ）又はチタン（Ｔｉ）を用いることを特徴とする請求
項１に記載の半導体装置又は請求項２に記載の半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11189603A JP2001015517A (ja) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11189603A JP2001015517A (ja) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015517A true JP2001015517A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16244084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11189603A Pending JP2001015517A (ja) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001015517A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002037558A1 (en) * | 2000-11-02 | 2002-05-10 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and its manufacturing method |
| JP2008121111A (ja) * | 2007-10-05 | 2008-05-29 | Ses Co Ltd | 無電解めっき方法 |
| JP2009275253A (ja) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Ses Co Ltd | 無電解めっき方法 |
| JP2010503204A (ja) * | 2006-08-30 | 2010-01-28 | ラム リサーチ コーポレーション | 銅配線のバリア界面調整のための方法および装置 |
| CN110383458A (zh) * | 2017-03-08 | 2019-10-25 | 朗姆研究公司 | 用于自下而上填充特征的湿法金属籽晶沉积的方法 |
| WO2021060037A1 (ja) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板液処理方法及び基板液処理装置 |
| CN116153861A (zh) * | 2023-04-19 | 2023-05-23 | 武汉楚兴技术有限公司 | 一种半导体结构及制备方法 |
-
1999
- 1999-07-02 JP JP11189603A patent/JP2001015517A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6900542B2 (en) | 2000-11-02 | 2005-05-31 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having increased adhesion between a barrier layer for preventing copper diffusion and a conductive layer, and method of manufacturing the same |
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| JP4613270B2 (ja) * | 2007-10-05 | 2011-01-12 | ビジョン開発株式会社 | 無電解めっき方法 |
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| CN110383458B (zh) * | 2017-03-08 | 2023-11-10 | 朗姆研究公司 | 用于自下而上填充特征的湿法金属籽晶沉积的方法 |
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| JPWO2021060037A1 (ja) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | ||
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