JP2002043418A - 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
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- JP2002043418A JP2002043418A JP2000222182A JP2000222182A JP2002043418A JP 2002043418 A JP2002043418 A JP 2002043418A JP 2000222182 A JP2000222182 A JP 2000222182A JP 2000222182 A JP2000222182 A JP 2000222182A JP 2002043418 A JP2002043418 A JP 2002043418A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】溝配線あるいは配線層間のコンタクト孔におい
てＣｕ拡散を完全に防止できるバリアメタル層を形成す
る。 【解決手段】層間絶縁膜（第３層間絶縁膜５）に設けた
コンタクト孔（ヴィアホール６）を充填する導電体材
（コンタクトプラグ９）で電気接続する下層配線（溝配
線３）と上層配線とを有する多層配線構造において、前
記コンタクト孔内であって前記下層配線と前記導電体材
との間に塊状の多結晶構造を有するバリアメタル層８を
形成する。ここで、上記塊状の多結晶構造のバリアメタ
ル層は、ＴａＮｘ膜、ＴｉＮｘ膜等で構成され、ＴａＮ
ｘ膜の場合には、膜中の窒素濃度は１０ａｔ．％〜５０
ａｔ．％の範囲に設定される。
てＣｕ拡散を完全に防止できるバリアメタル層を形成す
る。 【解決手段】層間絶縁膜（第３層間絶縁膜５）に設けた
コンタクト孔（ヴィアホール６）を充填する導電体材
（コンタクトプラグ９）で電気接続する下層配線（溝配
線３）と上層配線とを有する多層配線構造において、前
記コンタクト孔内であって前記下層配線と前記導電体材
との間に塊状の多結晶構造を有するバリアメタル層８を
形成する。ここで、上記塊状の多結晶構造のバリアメタ
ル層は、ＴａＮｘ膜、ＴｉＮｘ膜等で構成され、ＴａＮ
ｘ膜の場合には、膜中の窒素濃度は１０ａｔ．％〜５０
ａｔ．％の範囲に設定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置およびそ
の製造方法に関し、特に配線形成でのバリアメタル構造
とその製造方法に関する。
の製造方法に関し、特に配線形成でのバリアメタル構造
とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】絶縁ゲート電界効果トランジスタ（以
下、ＭＯＳトランジスタという）等の半導体素子の構造
の微細化及び高密度化は依然として精力的に推し進めら
れている。微細化については、現在では０．１０μｍ寸
法で形成される半導体素子が種々に検討され、この寸法
を設計基準にした１６ギガビット級のＤＲＡＭ、超高速
ロジックあるいはこれらの混載したＵＬＳＩの半導体装
置が研究開発されている。
下、ＭＯＳトランジスタという）等の半導体素子の構造
の微細化及び高密度化は依然として精力的に推し進めら
れている。微細化については、現在では０．１０μｍ寸
法で形成される半導体素子が種々に検討され、この寸法
を設計基準にした１６ギガビット級のＤＲＡＭ、超高速
ロジックあるいはこれらの混載したＵＬＳＩの半導体装
置が研究開発されている。
【０００３】このような半導体装置の高集積化、高速
化、多機能化更には低消費電力化の中で、バリアメタル
の形成が非常に重要になってくる。
化、多機能化更には低消費電力化の中で、バリアメタル
の形成が非常に重要になってくる。
【０００４】例えば、ＵＬＳＩの高集積化に伴い、配線
の低抵抗化あるいは耐エレクトロンマイグレーション
（ＥＭ）の向上から、銅（Ｃｕ）あるいはＣｕ合金を導
電層とする溝配線（ダマシン配線ともいう）が非常に有
効となってきている。しかし、この場合には、半導体素
子に悪影響を与えるＣｕの拡散を防止することが必須に
なる。そこで、このＣｕの拡散を防止するためのバリア
メタルが必要になる。しかも、配線層の微細化に伴い、
バリアメタルの膜厚を薄くすることが要求されてきてい
る。
の低抵抗化あるいは耐エレクトロンマイグレーション
（ＥＭ）の向上から、銅（Ｃｕ）あるいはＣｕ合金を導
電層とする溝配線（ダマシン配線ともいう）が非常に有
効となってきている。しかし、この場合には、半導体素
子に悪影響を与えるＣｕの拡散を防止することが必須に
なる。そこで、このＣｕの拡散を防止するためのバリア
メタルが必要になる。しかも、配線層の微細化に伴い、
バリアメタルの膜厚を薄くすることが要求されてきてい
る。
【０００５】そして、多層配線構造において配線層間の
接続のためのコンタクトプラグでのバリアメタルは必須
であるが、この場合のコンタクト孔（接続孔）の寸法は
微細になってくるために、この場合もバリアメタルの薄
膜化が必須になる。
接続のためのコンタクトプラグでのバリアメタルは必須
であるが、この場合のコンタクト孔（接続孔）の寸法は
微細になってくるために、この場合もバリアメタルの薄
膜化が必須になる。
【０００６】上述したような溝配線およびコンタクトプ
ラグの形成方法については、例えば、特開平１０−２２
９０８４号公報、特開平１１−３３０００６号公報に示
されているような技術が種々に開示されている。
ラグの形成方法については、例えば、特開平１０−２２
９０８４号公報、特開平１１−３３０００６号公報に示
されているような技術が種々に開示されている。
【０００７】以下、配線層間を接続するコンタクトプラ
グの形成について図を参照して詳述する。図７は配線構
造の製造工程順の断面図である。
グの形成について図を参照して詳述する。図７は配線構
造の製造工程順の断面図である。
【０００８】図７（ａ）に示すように、シリコンのよう
な半導体基板表面にＭＯＳトランジスタのような半導体
素子が形成される（図示していない）。そして、これら
の半導体素子を被覆するように第１層間絶縁膜１０１が
形成され、第１層間絶縁膜１０１上の第２層間絶縁膜１
０２に形成された溝内に溝配線１０３が形成される。こ
こで、溝配線１０３はＣｕあるいはＣｕ合金で構成され
る。そして、全面にバリア絶縁膜１０４が形成され、こ
のバリア絶縁膜１０４上に積層して第３層間絶縁膜１０
５が形成される。ここで、バリア絶縁膜１０４はシリコ
ン窒化膜で構成され、上記の第１、第２、第３層間絶縁
膜はシリコン酸化膜で構成される。
な半導体基板表面にＭＯＳトランジスタのような半導体
素子が形成される（図示していない）。そして、これら
の半導体素子を被覆するように第１層間絶縁膜１０１が
形成され、第１層間絶縁膜１０１上の第２層間絶縁膜１
０２に形成された溝内に溝配線１０３が形成される。こ
こで、溝配線１０３はＣｕあるいはＣｕ合金で構成され
る。そして、全面にバリア絶縁膜１０４が形成され、こ
のバリア絶縁膜１０４上に積層して第３層間絶縁膜１０
５が形成される。ここで、バリア絶縁膜１０４はシリコ
ン窒化膜で構成され、上記の第１、第２、第３層間絶縁
膜はシリコン酸化膜で構成される。
【０００９】次に、図７（ｂ）に示すように、第３層間
絶縁膜１０５とバリア絶縁膜１０４の反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）でのドライエッチングでコンタクト孔
であるヴィアホール１０６が溝配線１０３上に形成され
る。そして、全面にバリア導電膜１０７が形成される。
このバリア導電膜１０７は、例えば窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）膜あるいは窒化タンタル（ＴａＮ）膜であり、リア
クティブ・スパッタ法等で成膜される。
絶縁膜１０５とバリア絶縁膜１０４の反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）でのドライエッチングでコンタクト孔
であるヴィアホール１０６が溝配線１０３上に形成され
る。そして、全面にバリア導電膜１０７が形成される。
このバリア導電膜１０７は、例えば窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）膜あるいは窒化タンタル（ＴａＮ）膜であり、リア
クティブ・スパッタ法等で成膜される。
【００１０】次に、図示しないが、全面にタングステン
膜が化学気相成長（ＣＶＤ）法堆積され、化学機械研磨
（ＣＭＰ）が施されて、第３層間絶縁膜１０５上のバリ
ア導電膜およびタングステン膜が除去される。
膜が化学気相成長（ＣＶＤ）法堆積され、化学機械研磨
（ＣＭＰ）が施されて、第３層間絶縁膜１０５上のバリ
ア導電膜およびタングステン膜が除去される。
【００１１】このようにして、図７（ｃ）に示すよう
に、第３層間絶縁膜１０５の所定の領域に設けられたヴ
ィアホール１０６に充填して、バリアメタル層１０８と
コンタクトプラグ１０９が溝配線１０３に接続するよう
に形成される。後は、図示しないが、コンタクトプラグ
１０９あるいはバリアメタル層１０８を通して、多層配
線構造での下層配線となる上記溝配線と接続する上層配
線が形成される。
に、第３層間絶縁膜１０５の所定の領域に設けられたヴ
ィアホール１０６に充填して、バリアメタル層１０８と
コンタクトプラグ１０９が溝配線１０３に接続するよう
に形成される。後は、図示しないが、コンタクトプラグ
１０９あるいはバリアメタル層１０８を通して、多層配
線構造での下層配線となる上記溝配線と接続する上層配
線が形成される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述した配線構造での
問題点を図８を参照して説明する。図８は、従来の技術
で生じる問題を明確にするための模式的な断面図となっ
ている。
問題点を図８を参照して説明する。図８は、従来の技術
で生じる問題を明確にするための模式的な断面図となっ
ている。
【００１３】図８では、溝配線構造であるＣｕ配線層１
１０上に層間絶縁膜１１１が形成され、層間絶縁膜１１
１に設けられたヴィアホール１１２内であってＣｕ配線
層１１０表面に接続してバリアメタル層１１３が形成さ
れている。そして、図８に示すようにタングステンでコ
ンタクトプラグ１１４が形成されている。ここで、Ｃｕ
配線層１１０、バリアメタル層１１３は、それぞれ図７
の溝配線１０３、バリアメタル層１０８に対応する。
１０上に層間絶縁膜１１１が形成され、層間絶縁膜１１
１に設けられたヴィアホール１１２内であってＣｕ配線
層１１０表面に接続してバリアメタル層１１３が形成さ
れている。そして、図８に示すようにタングステンでコ
ンタクトプラグ１１４が形成されている。ここで、Ｃｕ
配線層１１０、バリアメタル層１１３は、それぞれ図７
の溝配線１０３、バリアメタル層１０８に対応する。
【００１４】ここで生じる大きな問題は、図８に示して
いる合金層１１５がバリアメタル層１１３とコンタクト
プラグ１１４との間に形成されることである。そして、
同時にＣｕ配線層１１０の上層部にボイド１１６が発生
するようになる。ここで、合金層１１５は、タングステ
ンと銅との反応層である。
いる合金層１１５がバリアメタル層１１３とコンタクト
プラグ１１４との間に形成されることである。そして、
同時にＣｕ配線層１１０の上層部にボイド１１６が発生
するようになる。ここで、合金層１１５は、タングステ
ンと銅との反応層である。
【００１５】本発明者は、上記の現象について詳細に検
討し以下のことを明らかにした。すなわち、バリアメタ
ル層１１３の構造が柱状の多結晶構造であると、上述し
たＣＶＤ法でのタングステン膜の成膜時に、Ｃｕ配線層
１１０のＣｕ原子が上記柱状の粒界１１７を通ってコン
タクトプラグ１１４領域に拡散移動し上記合金層１１５
を形成するようになる。ここで、タングステン膜の成膜
温度は４００℃〜４５０℃である。そして、このＣｕ原
子の移動により、上述したボイド１１６がＣｕ配線層１
１０に形成されるようになる。
討し以下のことを明らかにした。すなわち、バリアメタ
ル層１１３の構造が柱状の多結晶構造であると、上述し
たＣＶＤ法でのタングステン膜の成膜時に、Ｃｕ配線層
１１０のＣｕ原子が上記柱状の粒界１１７を通ってコン
タクトプラグ１１４領域に拡散移動し上記合金層１１５
を形成するようになる。ここで、タングステン膜の成膜
温度は４００℃〜４５０℃である。そして、このＣｕ原
子の移動により、上述したボイド１１６がＣｕ配線層１
１０に形成されるようになる。
【００１６】上記のようなボイド発生は、Ｃｕを導電体
材料とする溝配線のような配線層の信頼性を大幅に低下
させ、半導体装置の寿命を低減するようになる。
材料とする溝配線のような配線層の信頼性を大幅に低下
させ、半導体装置の寿命を低減するようになる。
【００１７】本発明の目的は、上記のようなＣｕ拡散を
防止できるバリアメタルを提供することにある。そし
て、本発明の他の目的は、溝配線あるいは配線層間のコ
ンタクト孔に使用できるバリアメタルを提供することに
ある。
防止できるバリアメタルを提供することにある。そし
て、本発明の他の目的は、溝配線あるいは配線層間のコ
ンタクト孔に使用できるバリアメタルを提供することに
ある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】このために本発明の半導
体装置では、層間絶縁膜に設けたコンタクト孔を充填す
る導電体材で電気接続する下層配線と上層配線とを有す
る多層配線構造において、前記コンタクト孔内であって
前記下層配線あるいは上層配線と前記導電体材との間に
塊状の多結晶構造を有するバリアメタル層が介在してい
る。
体装置では、層間絶縁膜に設けたコンタクト孔を充填す
る導電体材で電気接続する下層配線と上層配線とを有す
る多層配線構造において、前記コンタクト孔内であって
前記下層配線あるいは上層配線と前記導電体材との間に
塊状の多結晶構造を有するバリアメタル層が介在してい
る。
【００１９】あるいは、本発明の半導体装置では、層間
絶縁膜に設けたコンタクト孔を充填する導電体材で電気
接続する下層配線と上層配線とを有する多層配線構造に
おいて、前記コンタクト孔内であって前記下層配線ある
いは上層配線と前記導電体材との間に塊状の多結晶構造
と柱状の多結晶構造の積層するバリアメタル層が介在し
ている。
絶縁膜に設けたコンタクト孔を充填する導電体材で電気
接続する下層配線と上層配線とを有する多層配線構造に
おいて、前記コンタクト孔内であって前記下層配線ある
いは上層配線と前記導電体材との間に塊状の多結晶構造
と柱状の多結晶構造の積層するバリアメタル層が介在し
ている。
【００２０】ここで、前記下層配線あるいは上層配線は
銅（Ｃｕ）あるいは銅合金で構成され、前記導電体材は
タングステン（Ｗ）である。
銅（Ｃｕ）あるいは銅合金で構成され、前記導電体材は
タングステン（Ｗ）である。
【００２１】あるいは、本発明の半導体装置では、絶縁
膜の溝に設けた溝配線（ダマシン配線）構造において、
前記溝内であって前記絶縁膜と前記配線との間に塊状の
多結晶構造を有するバリアメタル層が介在している。こ
こで、前記配線は銅あるいは銅合金で構成されている。
膜の溝に設けた溝配線（ダマシン配線）構造において、
前記溝内であって前記絶縁膜と前記配線との間に塊状の
多結晶構造を有するバリアメタル層が介在している。こ
こで、前記配線は銅あるいは銅合金で構成されている。
【００２２】そして、本発明の半導体装置では、前記バ
リアメタル層はタンタル（Ｔａ）あるいはチタン（Ｔ
ｉ）の窒化物で構成されている。
リアメタル層はタンタル（Ｔａ）あるいはチタン（Ｔ
ｉ）の窒化物で構成されている。
【００２３】また、本発明の半導体装置では、前記塊状
の多結晶構造を有するバリアメタル層はタンタルの窒化
物（ＴａＮｘ）で構成され、前記ＴａＮｘ中の窒素の含
有量は１０ａｔ．％〜５０ａｔ．％の範囲にある。ある
いは、前記塊状の多結晶構造を有するバリアメタル層は
ＴａＮｘで構成され前記ＴａＮｘの結晶粒径が１ｎｍ以
上で１０ｎｍ以下の範囲にある。
の多結晶構造を有するバリアメタル層はタンタルの窒化
物（ＴａＮｘ）で構成され、前記ＴａＮｘ中の窒素の含
有量は１０ａｔ．％〜５０ａｔ．％の範囲にある。ある
いは、前記塊状の多結晶構造を有するバリアメタル層は
ＴａＮｘで構成され前記ＴａＮｘの結晶粒径が１ｎｍ以
上で１０ｎｍ以下の範囲にある。
【００２４】そして、本発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上に銅あるいは銅合金で配線層を形成し
前記配線層を被覆する層間絶縁膜を形成する工程と、前
記配線層上の層間絶縁膜にコンタクト孔を設け前記コン
タクト孔底部の前記配線層表面あるいは内壁に被着する
塊状の多結晶構造のバリア導電膜を形成する工程と、前
記バリア導電膜を形成後、ＣＶＤ法で全面にタングステ
ン膜を成膜し前記コンタクト孔を充填する工程と、前記
層間絶縁膜上にある前記バリア導電膜と前記タングステ
ン膜とをＣＭＰで除去する工程とを含む。
は、半導体基板上に銅あるいは銅合金で配線層を形成し
前記配線層を被覆する層間絶縁膜を形成する工程と、前
記配線層上の層間絶縁膜にコンタクト孔を設け前記コン
タクト孔底部の前記配線層表面あるいは内壁に被着する
塊状の多結晶構造のバリア導電膜を形成する工程と、前
記バリア導電膜を形成後、ＣＶＤ法で全面にタングステ
ン膜を成膜し前記コンタクト孔を充填する工程と、前記
層間絶縁膜上にある前記バリア導電膜と前記タングステ
ン膜とをＣＭＰで除去する工程とを含む。
【００２５】ここで、前記バリア導電膜は、タンタルを
ターゲットにした窒素ガスを含む雰囲気での反応性スパ
ッタ法で堆積される。あるいは、前記バリア導電膜は、
五塩化タンタル（ＴａＣｌ5 ）とアンモニアガス（ＮＨ
3 ）とをプラズマ励起した雰囲気でのプラズマＣＶＤ法
で堆積される。
ターゲットにした窒素ガスを含む雰囲気での反応性スパ
ッタ法で堆積される。あるいは、前記バリア導電膜は、
五塩化タンタル（ＴａＣｌ5 ）とアンモニアガス（ＮＨ
3 ）とをプラズマ励起した雰囲気でのプラズマＣＶＤ法
で堆積される。
【００２６】本発明の特徴は、溝配線あるいは配線層間
のコンタクト孔に使用するバリアメタル層を、塊状の多
結晶構造を有するＴａＮｘあるいはＴｉＮｘのような高
融点金属の窒化物でもって形成するところにある。
のコンタクト孔に使用するバリアメタル層を、塊状の多
結晶構造を有するＴａＮｘあるいはＴｉＮｘのような高
融点金属の窒化物でもって形成するところにある。
【００２７】この塊状の多結晶構造は、結晶粒界を通し
て銅等が拡散するのを抑制するのに非常に効果的であ
る。このために、下層配線を構成する銅原子がコンタク
ト孔を充填するコンタクトプラグであるタングステンに
吸われ合金層のような反応層を形成することが抑制さ
れ、下層配線のボイド発生は大幅に抑制される。
て銅等が拡散するのを抑制するのに非常に効果的であ
る。このために、下層配線を構成する銅原子がコンタク
ト孔を充填するコンタクトプラグであるタングステンに
吸われ合金層のような反応層を形成することが抑制さ
れ、下層配線のボイド発生は大幅に抑制される。
【００２８】また、溝配線構造において、溝配線を構成
する銅原子が層間絶縁膜中に拡散するのが抑制され、信
頼性の高い半導体装置が形成できる。
する銅原子が層間絶縁膜中に拡散するのが抑制され、信
頼性の高い半導体装置が形成できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第１の実施の形態
を図１乃至図３に基づいて説明する。図１は配線構造の
製造工程順の模式的断面図である。図２は本発明でのバ
リア導電膜（タンタルの窒化物：ＴａＮｘ膜）の形成条
件を示し、図３はバリア導電膜の多結晶構造を示す。本
発明の半導体装置の構造については、上記製造工程の説
明の中で示される。
を図１乃至図３に基づいて説明する。図１は配線構造の
製造工程順の模式的断面図である。図２は本発明でのバ
リア導電膜（タンタルの窒化物：ＴａＮｘ膜）の形成条
件を示し、図３はバリア導電膜の多結晶構造を示す。本
発明の半導体装置の構造については、上記製造工程の説
明の中で示される。
【００３０】図１（ａ）に示すように、従来の技術で説
明したのと同様に、半導体基板上に第１層間絶縁膜１が
形成され、第１層間絶縁膜１上の第２層間絶縁膜２に形
成された溝内に溝配線３が形成される。ここで、溝配線
３はＣｕあるいはＣｕ合金で構成される。そして、全面
に膜厚１０ｎｍ程度のシリコン窒化膜でバリア絶縁膜４
が形成され、このバリア絶縁膜４上に積層して第３層間
絶縁膜５が形成される。なお、上記第１、第２および第
３層間絶縁膜はシリコン酸化膜である。
明したのと同様に、半導体基板上に第１層間絶縁膜１が
形成され、第１層間絶縁膜１上の第２層間絶縁膜２に形
成された溝内に溝配線３が形成される。ここで、溝配線
３はＣｕあるいはＣｕ合金で構成される。そして、全面
に膜厚１０ｎｍ程度のシリコン窒化膜でバリア絶縁膜４
が形成され、このバリア絶縁膜４上に積層して第３層間
絶縁膜５が形成される。なお、上記第１、第２および第
３層間絶縁膜はシリコン酸化膜である。
【００３１】次に、図１（ｂ）に示すように、第３層間
絶縁膜５とバリア絶縁膜４のＲＩＥでのドライエッチン
グでコンタクト孔であるヴィアホール６が溝配線３上に
形成される。
絶縁膜５とバリア絶縁膜４のＲＩＥでのドライエッチン
グでコンタクト孔であるヴィアホール６が溝配線３上に
形成される。
【００３２】そして、全面に膜厚が２５ｎｍ程度のバリ
ア導電膜７が形成される。本発明では、このバリア導電
膜７は、塊状構造あるいは塊状構造に近い構造である。
例えば、ＴａＮｘ膜の場合では、後述するように塊状構
造あるいは塊状構造に一部柱状構造を含む多結晶構造の
ものである。
ア導電膜７が形成される。本発明では、このバリア導電
膜７は、塊状構造あるいは塊状構造に近い構造である。
例えば、ＴａＮｘ膜の場合では、後述するように塊状構
造あるいは塊状構造に一部柱状構造を含む多結晶構造の
ものである。
【００３３】上記のＴａＮｘ膜をバリア導電膜として成
膜する場合の条件について、図２と図３に基づいて説明
する。この場合、ＴａＮｘ膜は反応性スパッタ法で形成
する。すなわち、スパッタのターゲットをタンタル（Ｔ
ａ）とし、スパッタ時の雰囲気に窒素を含める。
膜する場合の条件について、図２と図３に基づいて説明
する。この場合、ＴａＮｘ膜は反応性スパッタ法で形成
する。すなわち、スパッタのターゲットをタンタル（Ｔ
ａ）とし、スパッタ時の雰囲気に窒素を含める。
【００３４】図２では、横軸にスパッタ時の窒素分圧す
なわち［Ｎ2 ］／［Ｎ2 ］＋［Ａｒ］値が示され、縦軸
に堆積するＴａＮｘ膜中の窒素濃度が原子％（ａｔ．
％）で示されている。図２に示すように、スパッタ中の
窒素分圧が増加するとＴａＮｘ膜中の窒素濃度は０ａ
ｔ．％から９０ａｔ．％までは単調に増大することが判
る。このように、反応性スパッタ法での窒素ガス量を制
御することで、ＴａＮｘ膜中の窒素原子の濃度を容易に
制御できる。
なわち［Ｎ2 ］／［Ｎ2 ］＋［Ａｒ］値が示され、縦軸
に堆積するＴａＮｘ膜中の窒素濃度が原子％（ａｔ．
％）で示されている。図２に示すように、スパッタ中の
窒素分圧が増加するとＴａＮｘ膜中の窒素濃度は０ａ
ｔ．％から９０ａｔ．％までは単調に増大することが判
る。このように、反応性スパッタ法での窒素ガス量を制
御することで、ＴａＮｘ膜中の窒素原子の濃度を容易に
制御できる。
【００３５】図３は、上記の反応性スパッタ法で成膜し
た場合の結晶構造を示す。ここで、横軸にＴａＮｘ膜中
の窒素濃度をとり、そのときの結晶構造を示す。ここ
で、結晶構造は、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）およびＳＥ
Ｍ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｙ）により分析した。図３に示すように、窒
素濃度が０〜６ａｔ．％程度までは、ＴａＮｘ膜の多結
晶構造は全て柱状の結晶粒構造となる。窒素濃度が６〜
２０ａｔ．％程度までは、その結晶粒構造は塊状構造と
柱状構造の混在したものである。そして、窒素濃度が２
０〜３６ａｔ．％までは、その結晶粒構造は一様に塊状
構造となる。さらに、窒素濃度が３６ａｔ．％を超えて
約８５ａｔ．％までは、再度、塊状構造と柱状構造の混
在したものとなり、８５％以上で非晶質構造となる。
た場合の結晶構造を示す。ここで、横軸にＴａＮｘ膜中
の窒素濃度をとり、そのときの結晶構造を示す。ここ
で、結晶構造は、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）およびＳＥ
Ｍ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｙ）により分析した。図３に示すように、窒
素濃度が０〜６ａｔ．％程度までは、ＴａＮｘ膜の多結
晶構造は全て柱状の結晶粒構造となる。窒素濃度が６〜
２０ａｔ．％程度までは、その結晶粒構造は塊状構造と
柱状構造の混在したものである。そして、窒素濃度が２
０〜３６ａｔ．％までは、その結晶粒構造は一様に塊状
構造となる。さらに、窒素濃度が３６ａｔ．％を超えて
約８５ａｔ．％までは、再度、塊状構造と柱状構造の混
在したものとなり、８５％以上で非晶質構造となる。
【００３６】本発明では、図３に示したような塊状構造
あるいは一部柱状構造を含むように、反応性スパッタ時
の窒素ガス分圧を制御してＴａＮｘ膜を堆積させる。
あるいは一部柱状構造を含むように、反応性スパッタ時
の窒素ガス分圧を制御してＴａＮｘ膜を堆積させる。
【００３７】次に、全面にタングステン膜がＣＶＤ法で
堆積される。ここで、成膜温度は４５０℃程度であり、
反応ガスはＷＦ6 とＳｉＨ4 の混合ガスである。そし
て、ＣＭＰ法でもって第３層間絶縁膜５上のバリア導電
膜及びタングステン膜が除去される。
堆積される。ここで、成膜温度は４５０℃程度であり、
反応ガスはＷＦ6 とＳｉＨ4 の混合ガスである。そし
て、ＣＭＰ法でもって第３層間絶縁膜５上のバリア導電
膜及びタングステン膜が除去される。
【００３８】このようにして、図１（ｃ）に示すよう
に、第３層間絶縁膜５の所定の領域に設けられたヴィア
ホール６に充填して、バリアメタル層８とコンタクトプ
ラグ９が溝配線３に接続するように形成される。後は、
図示しないが、コンタクトプラグ９あるいはバリアメタ
ル層８を通して、多層配線構造での下層配線となる上記
溝配線と接続する上層配線が形成される。
に、第３層間絶縁膜５の所定の領域に設けられたヴィア
ホール６に充填して、バリアメタル層８とコンタクトプ
ラグ９が溝配線３に接続するように形成される。後は、
図示しないが、コンタクトプラグ９あるいはバリアメタ
ル層８を通して、多層配線構造での下層配線となる上記
溝配線と接続する上層配線が形成される。
【００３９】上述したように形成した配線構造では、図
４に示すように、従来の技術で生じた反応層は形成され
ない。
４に示すように、従来の技術で生じた反応層は形成され
ない。
【００４０】図４は配線接続部の模式的な断面図であ
り、溝配線であるＣｕ配線層１０上に層間絶縁膜１１が
形成され、層間絶縁膜１１に設けられたヴィアホール１
２内であってＣｕ配線層１０表面に接続してバリアメタ
ル層１３が形成されている。そして、コンタクトプラグ
１４が形成されている。ここで、Ｃｕ配線層１０、バリ
アメタル層１３は、それぞれ図１の溝配線３、バリアメ
タル層８に対応する。
り、溝配線であるＣｕ配線層１０上に層間絶縁膜１１が
形成され、層間絶縁膜１１に設けられたヴィアホール１
２内であってＣｕ配線層１０表面に接続してバリアメタ
ル層１３が形成されている。そして、コンタクトプラグ
１４が形成されている。ここで、Ｃｕ配線層１０、バリ
アメタル層１３は、それぞれ図１の溝配線３、バリアメ
タル層８に対応する。
【００４１】本発明では、バリアメタル層１３が塊状構
造を有するために、従来の技術で説明ような反応層は形
成されない。現在、この理由は明確でないが、銅の拡散
経路となるバリアメタル層１３の粒界の実効的な長さが
増加し、Ｃｕ配線層１０の銅の拡散が抑制されるためで
あると思われる。
造を有するために、従来の技術で説明ような反応層は形
成されない。現在、この理由は明確でないが、銅の拡散
経路となるバリアメタル層１３の粒界の実効的な長さが
増加し、Ｃｕ配線層１０の銅の拡散が抑制されるためで
あると思われる。
【００４２】本発明者は、この反応層および上述したボ
イドの形成について更に詳細に検討した。その結果、Ｔ
ａＮｘ膜中の窒素濃度が２０ａｔ．％〜３６ａｔ．％の
範囲では、合金層である反応層は全く形成されない。こ
の窒素濃度の範囲は、図３で説明したＴａＮｘ膜の結晶
粒構造が塊状となることに対応している。そして、Ｔａ
Ｎｘ膜中の窒素濃度が１０ａｔ．％〜５０ａｔ．％の範
囲であれば、この反応層の厚さは１０ｎｍ以下となる。
この場合では、Ｃｕ配線層１０中のボイドは全く問題に
ならないことが判明した。しかし、ＴａＮｘ膜中の窒素
濃度が１０ａｔ．％よりも低下する場合、あるいは窒素
濃度が５０ａｔ．％を超えてくると、ボイド発生が顕在
化するようになる。
イドの形成について更に詳細に検討した。その結果、Ｔ
ａＮｘ膜中の窒素濃度が２０ａｔ．％〜３６ａｔ．％の
範囲では、合金層である反応層は全く形成されない。こ
の窒素濃度の範囲は、図３で説明したＴａＮｘ膜の結晶
粒構造が塊状となることに対応している。そして、Ｔａ
Ｎｘ膜中の窒素濃度が１０ａｔ．％〜５０ａｔ．％の範
囲であれば、この反応層の厚さは１０ｎｍ以下となる。
この場合では、Ｃｕ配線層１０中のボイドは全く問題に
ならないことが判明した。しかし、ＴａＮｘ膜中の窒素
濃度が１０ａｔ．％よりも低下する場合、あるいは窒素
濃度が５０ａｔ．％を超えてくると、ボイド発生が顕在
化するようになる。
【００４３】以上に説明したように、ＴａＮｘ膜をバリ
アメタル層とする場合には、ＴａＮｘ膜中の窒素濃度は
１０ａｔ．％以上、５０ａｔ．％以下の範囲にするとよ
いことが判る。更には、ＴａＮｘ膜中の窒素濃度が２０
ａｔ．％以上、３６ａｔ．％以下の範囲にすると非常に
好ましくなる。
アメタル層とする場合には、ＴａＮｘ膜中の窒素濃度は
１０ａｔ．％以上、５０ａｔ．％以下の範囲にするとよ
いことが判る。更には、ＴａＮｘ膜中の窒素濃度が２０
ａｔ．％以上、３６ａｔ．％以下の範囲にすると非常に
好ましくなる。
【００４４】また、上記の塊状構造のバリアメタル層の
結晶粒径は１ｎｍ以上で１０ｎｍ以下の範囲がよい。塊
状構造は微小な結晶粒が石垣状に積み重なった構造であ
るが、ここで、結晶粒径が小さくなるとバリアメタルの
導電性が悪くなる。そこで、バリアメタル層の下限は１
ｎｍとなる。一方、結晶粒径が大きくなると、バリアメ
タル層の表面の平滑性が悪くなる。この平滑性の低下
は、微細なヴィアホール内へのコンタクトプラグの埋設
を難しくする。
結晶粒径は１ｎｍ以上で１０ｎｍ以下の範囲がよい。塊
状構造は微小な結晶粒が石垣状に積み重なった構造であ
るが、ここで、結晶粒径が小さくなるとバリアメタルの
導電性が悪くなる。そこで、バリアメタル層の下限は１
ｎｍとなる。一方、結晶粒径が大きくなると、バリアメ
タル層の表面の平滑性が悪くなる。この平滑性の低下
は、微細なヴィアホール内へのコンタクトプラグの埋設
を難しくする。
【００４５】以上の実施の形態では、バリアメタル層と
なるバリア導電膜を反応性スパッタ法で形成した。この
ようなバリア導電膜はＣＶＤ法でも形成できる。例え
ば、五塩化チタン（ＴａＣｌ5 ）とアンモニアガス（Ｎ
Ｈ3 ）の混合ガスをプラズマ励起した活性種を用いたプ
ラズマＣＶＤ法で容易に形成できる。ここで、この場合
の成膜温度は６００℃程度となる。この場合には、Ｔａ
Ｎｘ膜の他、ＴｉＮｘ膜を塊状構造になるように成膜で
きる。
なるバリア導電膜を反応性スパッタ法で形成した。この
ようなバリア導電膜はＣＶＤ法でも形成できる。例え
ば、五塩化チタン（ＴａＣｌ5 ）とアンモニアガス（Ｎ
Ｈ3 ）の混合ガスをプラズマ励起した活性種を用いたプ
ラズマＣＶＤ法で容易に形成できる。ここで、この場合
の成膜温度は６００℃程度となる。この場合には、Ｔａ
Ｎｘ膜の他、ＴｉＮｘ膜を塊状構造になるように成膜で
きる。
【００４６】次に、本発明の第２の実施の形態を図５に
基づいて説明する。この場合は、バリアメタルを積層し
た導電膜で形成するものである。図５は配線構造の製造
工程順の模式的な断面図である。ここで、図１と同じも
のは同一符号で示す。
基づいて説明する。この場合は、バリアメタルを積層し
た導電膜で形成するものである。図５は配線構造の製造
工程順の模式的な断面図である。ここで、図１と同じも
のは同一符号で示す。
【００４７】図５（ａ）に示すように、第１の実施の形
態と同じく、第１層間絶縁膜１上に形成した第２層間絶
縁膜２内にＣｕ等で溝配線３が形成される。そして、全
面にバリア絶縁膜４が形成され、この上に積層して第３
層間絶縁膜５が形成される。続いて、図５（ｂ）に示す
ように、ドライエッチングでヴィアホール６が溝配線３
上に形成される。
態と同じく、第１層間絶縁膜１上に形成した第２層間絶
縁膜２内にＣｕ等で溝配線３が形成される。そして、全
面にバリア絶縁膜４が形成され、この上に積層して第３
層間絶縁膜５が形成される。続いて、図５（ｂ）に示す
ように、ドライエッチングでヴィアホール６が溝配線３
上に形成される。
【００４８】そして、全面に膜厚が１５ｎｍ程度の第１
バリア導電膜１５が形成される。このバリア導電膜１５
は、第１の実施の形態で説明したように塊状構造あるい
は塊状構造に近い構造である。引き続いて、膜厚が１０
ｎｍ程度の第２バリア導電膜１６が積層して形成され
る。ここで、この第２バリア導電膜１６は柱状構造のも
のにする。例えば、柱状構造のＴｉＮ膜で形成する。
バリア導電膜１５が形成される。このバリア導電膜１５
は、第１の実施の形態で説明したように塊状構造あるい
は塊状構造に近い構造である。引き続いて、膜厚が１０
ｎｍ程度の第２バリア導電膜１６が積層して形成され
る。ここで、この第２バリア導電膜１６は柱状構造のも
のにする。例えば、柱状構造のＴｉＮ膜で形成する。
【００４９】次に、全面にタングステン膜が堆積され
る。ここで、成膜条件は第１の実施の形態で説明したも
のと同じである。そして、上記タングステン膜、第２バ
リア導電膜および第１バリア導電膜をＣＭＰ法で研磨す
る。
る。ここで、成膜条件は第１の実施の形態で説明したも
のと同じである。そして、上記タングステン膜、第２バ
リア導電膜および第１バリア導電膜をＣＭＰ法で研磨す
る。
【００５０】このようにして、図５（ｃ）に示すよう
に、第３層間絶縁膜５の所定の領域に設けられたヴィア
ホール６を充填して、第１バリアメタル層１７、第２バ
リアメタル層１８およびコンタクトプラグ９が溝配線３
に接続するように形成する。図示しないが、コンタクト
プラグ及び第１、第２バリアメタル層を通して、多層配
線構造での下層配線となる上記溝配線と接続する上層配
線が形成される。
に、第３層間絶縁膜５の所定の領域に設けられたヴィア
ホール６を充填して、第１バリアメタル層１７、第２バ
リアメタル層１８およびコンタクトプラグ９が溝配線３
に接続するように形成する。図示しないが、コンタクト
プラグ及び第１、第２バリアメタル層を通して、多層配
線構造での下層配線となる上記溝配線と接続する上層配
線が形成される。
【００５１】この場合も、第１の実施の形態で説明した
ように、従来の技術で生じた反応層は形成されない。こ
の実施の形態では、第２バリア導電膜は柱状構造とな
る。そして、第２バリア導電膜上に形成されるタングス
テン膜の結晶構造が向上し、タングステン膜で構成され
るコンタクトプラグの電気抵抗が低減するようになる。
通常、タングステン膜の多結晶構造は柱状であり、下地
の結晶粒構造が塊状の場合よりも柱状の場合の方が、タ
ングステン膜の結晶粒径が大きくなるからである。この
柱状構造の第２バリアメタル層の膜厚は、５ｎｍ以上で
５０ｎｍ以下の範囲にするのがよい。
ように、従来の技術で生じた反応層は形成されない。こ
の実施の形態では、第２バリア導電膜は柱状構造とな
る。そして、第２バリア導電膜上に形成されるタングス
テン膜の結晶構造が向上し、タングステン膜で構成され
るコンタクトプラグの電気抵抗が低減するようになる。
通常、タングステン膜の多結晶構造は柱状であり、下地
の結晶粒構造が塊状の場合よりも柱状の場合の方が、タ
ングステン膜の結晶粒径が大きくなるからである。この
柱状構造の第２バリアメタル層の膜厚は、５ｎｍ以上で
５０ｎｍ以下の範囲にするのがよい。
【００５２】次に、本発明の第３の実施の形態を図６に
基づいて説明する。この場合は、本発明の特徴であるバ
リアメタル層を溝配線に適用する場合である。図６は溝
配線構造の製造工程順の断面図である。
基づいて説明する。この場合は、本発明の特徴であるバ
リアメタル層を溝配線に適用する場合である。図６は溝
配線構造の製造工程順の断面図である。
【００５３】図６（ａ）に示すように、下層絶縁膜１９
上に積層して下層絶縁膜２０が形成される。これらの下
層／上層絶縁膜はシリコン酸化膜である。そして、上層
間絶縁膜２０の所定の領域に配線用溝２１が形成され
る。続いて、図６（ｂ）に示すように、全面にバリア導
電膜２２とＣｕ膜２３が配線用溝２１を充填し積層して
形成される。ここで、バリア導電膜２２は、第１の実施
の形態で説明したような塊状構造の膜厚２５ｎｍ程度の
ＴａＮｘ膜である。
上に積層して下層絶縁膜２０が形成される。これらの下
層／上層絶縁膜はシリコン酸化膜である。そして、上層
間絶縁膜２０の所定の領域に配線用溝２１が形成され
る。続いて、図６（ｂ）に示すように、全面にバリア導
電膜２２とＣｕ膜２３が配線用溝２１を充填し積層して
形成される。ここで、バリア導電膜２２は、第１の実施
の形態で説明したような塊状構造の膜厚２５ｎｍ程度の
ＴａＮｘ膜である。
【００５４】次に、図６（ｃ）に示すように、上記Ｃｕ
膜２３、バリア導電膜２２はＣＭＰ法で研磨される。こ
のようにして、上層絶縁膜２０の所定の領域に設けられ
た配線用溝２１内にバリアメタル層２４と溝配線２５が
形成される。更に、全面に膜厚１５ｎｍ程度のシリコン
窒化膜でバリア絶縁膜２６が堆積される。
膜２３、バリア導電膜２２はＣＭＰ法で研磨される。こ
のようにして、上層絶縁膜２０の所定の領域に設けられ
た配線用溝２１内にバリアメタル層２４と溝配線２５が
形成される。更に、全面に膜厚１５ｎｍ程度のシリコン
窒化膜でバリア絶縁膜２６が堆積される。
【００５５】この場合、バリアメタル層２４は塊状構造
に形成されるために、溝配線２５を構成するＣｕ原子が
熱拡散で下層／上層絶縁膜に侵入し、更には半導体基板
表面の半導体素子を汚染するようになることは皆無とな
る。
に形成されるために、溝配線２５を構成するＣｕ原子が
熱拡散で下層／上層絶縁膜に侵入し、更には半導体基板
表面の半導体素子を汚染するようになることは皆無とな
る。
【００５６】以上の実施の形態では、バリアメタル層が
塊状構造を含むＴａＮｘ膜あるいはＴｉＮｘ膜で形成さ
れる場合について説明した。本発明は、これに限定され
るものではない。上記のバリア導電膜の代わりにその他
の高融点金属の窒化膜が用いられてもよい。例えば、コ
バルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン
（Ｗ）等の塊状構造を有する窒化物である。
塊状構造を含むＴａＮｘ膜あるいはＴｉＮｘ膜で形成さ
れる場合について説明した。本発明は、これに限定され
るものではない。上記のバリア導電膜の代わりにその他
の高融点金属の窒化膜が用いられてもよい。例えば、コ
バルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン
（Ｗ）等の塊状構造を有する窒化物である。
【００５７】本発明は、上記の実施の形態に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態が
適宜変更され得る。
ず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態が
適宜変更され得る。
【００５８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明では、溝
配線あるいは配線層間のコンタクト孔に使用するバリア
メタル層が、塊状の結晶粒構造を少なくとも有するＴａ
ＮｘあるいはＴｉＮｘのような高融点金属の窒化物でも
って形成される。
配線あるいは配線層間のコンタクト孔に使用するバリア
メタル層が、塊状の結晶粒構造を少なくとも有するＴａ
ＮｘあるいはＴｉＮｘのような高融点金属の窒化物でも
って形成される。
【００５９】この塊状の多結晶構造は、結晶粒界を通し
て銅等が拡散するのを抑制する効果をもつ。このため
に、多層配線構造の下層配線を構成する銅原子がコンタ
クト孔を充填するコンタクトプラグであるタングステン
に吸われ合金層のような反応層を形成することが抑制さ
れ、下層配線にボイドが生じることは無くなる。また、
溝配線構造において、溝配線を構成する銅原子が層間絶
縁膜中に拡散するのが抑制される。このようにして、銅
を導電体材料とする溝配線のような配線層の信頼性が大
幅に向上し、半導体装置の寿命も増大するようになる。
て銅等が拡散するのを抑制する効果をもつ。このため
に、多層配線構造の下層配線を構成する銅原子がコンタ
クト孔を充填するコンタクトプラグであるタングステン
に吸われ合金層のような反応層を形成することが抑制さ
れ、下層配線にボイドが生じることは無くなる。また、
溝配線構造において、溝配線を構成する銅原子が層間絶
縁膜中に拡散するのが抑制される。このようにして、銅
を導電体材料とする溝配線のような配線層の信頼性が大
幅に向上し、半導体装置の寿命も増大するようになる。
【００６０】更には、半導体素子の微細化および多層化
に伴う半導体装置の高集積化、高密度化、高速化あるい
は多機能化を促進する。
に伴う半導体装置の高集積化、高密度化、高速化あるい
は多機能化を促進する。
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するための配
線構造の製造工程順の断面図である。
線構造の製造工程順の断面図である。
【図２】本発明でのバリア導電膜の成膜条件を説明する
ためのグラフである。
ためのグラフである。
【図３】本発明のバリア導電膜の結晶構造と窒素含有量
の関係を説明するためのグラフである。
の関係を説明するためのグラフである。
【図４】本発明の効果を説明するための配線構造の模式
的な断面図である。
的な断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を説明するための配
線構造の製造工程順の断面図である。
線構造の製造工程順の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を説明するための溝
配線構造の製造工程順の断面図である。
配線構造の製造工程順の断面図である。
【図７】従来の技術を説明するための配線構造の製造工
程順の断面図である。
程順の断面図である。
【図８】従来の問題点を説明するための配線構造の模式
的な断面図である。
的な断面図である。
１，１０１ 第１層間絶縁膜 ２，１０２ 第２層間絶縁膜 ３，１０３ 溝配線 ４，２６，１０４ バリア絶縁膜 ５，１０５ 第３層間絶縁膜 ６，１２，１０６，１１２ ヴィアホール ７，２２，１０７ バリア導電膜 ８，１３，２４，１０８，１１３ バリアメタル層 ９，１４，１０９，１１４ コンタクトプラグ １０，１１０ Ｃｕ配線層 １１，１１１ 層間絶縁膜 １５ 第１バリア導電膜 １６ 第２バリア導電膜 １７ 第１バリアメタル層 １８ 第２バリアメタル層 １９ 下層絶縁膜 ２０ 上層絶縁膜 ２１ 配線用溝 ２３ Ｃｕ膜 ２５ 溝配線
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F033 HH07 HH11 HH12 HH19 HH32 HH33 HH34 JJ19 JJ32 JJ33 KK01 KK11 KK12 MM01 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP06 PP12 PP16 QQ09 QQ11 QQ13 QQ37 QQ48 RR04 RR06 TT02 WW01
Claims (11)
- 【請求項１】 層間絶縁膜に設けたコンタクト孔を充填
する導電体材で電気接続する下層配線と上層配線とを有
する多層配線構造において、前記コンタクト孔内であっ
て前記下層配線あるいは上層配線と前記導電体材との間
に塊状の多結晶構造を有するバリアメタル層が介在して
いることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 層間絶縁膜に設けたコンタクト孔を充填
する導電体材で電気接続する下層配線と上層配線とを有
する多層配線構造において、前記コンタクト孔内であっ
て前記下層配線あるいは上層配線と前記導電体材との間
に塊状の多結晶構造と柱状の多結晶構造の積層するバリ
アメタル層が介在していることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項３】 前記下層配線あるいは上層配線が銅（Ｃ
ｕ）あるいは銅合金で構成され、前記導電体材がタング
ステン（Ｗ）であることを特徴とする請求項１または請
求項２記載の半導体装置。 - 【請求項４】 絶縁膜の溝に設けた溝配線（ダマシン配
線）構造において、前記溝内であって前記絶縁膜と前記
配線との間に塊状の多結晶構造を有するバリアメタル層
が介在していることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 前記配線が銅あるいは銅合金で構成され
ていることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。 - 【請求項６】 前記バリアメタル層がタンタル（Ｔａ）
あるいはチタン（Ｔｉ）の窒化物で構成されていること
を特徴とする請求項１から請求項５のうち１つの請求項
に記載の半導体装置。 - 【請求項７】 前記塊状の多結晶構造を有するバリアメ
タル層がタンタルの窒化物（ＴａＮｘ）で構成され、前
記ＴａＮｘ中の窒素の含有量は１０ａｔ．％〜５０ａ
ｔ．％の範囲にあることを特徴とする請求項１から請求
項５のうち１つの請求項に記載の半導体装置。 - 【請求項８】 前記塊状の多結晶構造を有するバリアメ
タル層はＴａＮｘで構成され前記ＴａＮｘの結晶粒径が
１ｎｍ以上で１０ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とす
る請求項１〜請求項５あるいは請求項７のうち１つの請
求項に記載の半導体装置。 - 【請求項９】 半導体基板上に銅あるいは銅合金で配線
層を形成し前記配線層を被覆する層間絶縁膜を形成する
工程と、前記配線層上の層間絶縁膜にコンタクト孔を設
け前記コンタクト孔底部の前記配線層表面あるいは内壁
に被着する塊状の多結晶構造のバリア導電膜を形成する
工程と、前記バリア導電膜を形成後、化学気相成長（Ｃ
ＶＤ）法で全面にタングステン膜を成膜し前記コンタク
ト孔を充填する工程と、前記層間絶縁膜上にある前記バ
リア導電膜と前記タングステン膜とを化学機械研磨（Ｃ
ＭＰ）で除去する工程と、を含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記バリア導電膜は、タンタルをター
ゲットにした窒素ガスを含む雰囲気での反応性スパッタ
法で堆積されることを特徴とする請求項９記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記バリア導電膜は、五塩化タンタル
（ＴａＣｌ5 ）とアンモニアガス（ＮＨ3 ）とをプラズ
マ励起した雰囲気でのプラズマＣＶＤ法で堆積されるこ
とを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000222182A JP2002043418A (ja) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | 半導体装置およびその製造方法 |
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|---|---|
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| JP2000222182A Pending JP2002043418A (ja) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | 半導体装置およびその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002043418A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100440533C (zh) * | 2005-04-18 | 2008-12-03 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
| JP2010524264A (ja) * | 2007-04-09 | 2010-07-15 | プレジデント アンド フェロウズ オブ ハーバード カレッジ | 銅の相互接続体のための窒化コバルト層及びそれらを形成する方法 |
| US8242478B2 (en) | 2006-06-26 | 2012-08-14 | Nec Corporation | Switching device, semiconductor device, programmable logic integrated circuit, and memory device |
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2000
- 2000-07-24 JP JP2000222182A patent/JP2002043418A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100440533C (zh) * | 2005-04-18 | 2008-12-03 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
| US8242478B2 (en) | 2006-06-26 | 2012-08-14 | Nec Corporation | Switching device, semiconductor device, programmable logic integrated circuit, and memory device |
| JP2010524264A (ja) * | 2007-04-09 | 2010-07-15 | プレジデント アンド フェロウズ オブ ハーバード カレッジ | 銅の相互接続体のための窒化コバルト層及びそれらを形成する方法 |
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