JP2004253781A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Si−H結合をもつ絶縁膜とCu配線との間にバリアメタル膜としてTa膜とTaN膜との積層膜が、TaN膜が絶縁膜側となるように介在させる。TaN膜が絶縁膜中のHのTa膜への吸蔵を妨害することにより、Ta膜の脆弱化が抑制される。
【選択図】 図1
Description
102,108,114,120,202,208,213,219,302,308,311,317,402,410,418,426・・・シリコン炭化窒化膜
103,109,115,203,214,303,309,312,403,411,419・・・L−Ox膜
104,110,116,121,125,204,209,215,304,310,313,404,412,420,504,509,514,604,612,620・・・SiO2膜
105,111,117,205,210,216,305,314,407,415,423・・・TaN膜
106,112,118,206,211,217,306,315,408,416,424・・・Ta膜
107,113,119,207,211,218,307,316,409,417,425,506,511,516,609,617,624・・・Cu膜
122,124・・・TiN膜
123・・・Al−Cu膜
126・・・SiON膜
502,507,512,517,602,609,616,623・・・バリア絶縁膜503,508,513,603,611,619・・・低誘電率膜
505,510,515,607,615,623・・・バリアメタル膜
Claims (20)
- 半導体基板を含んだ下地上に、Si−H結合を有する層間絶縁膜とCuを主たる構成元素とする導電膜を有し、前記層間絶縁膜と前記Cuを主たる構成元素とする導電膜との間に金属窒化膜を有し、前記Cuを主たる構成元素とする導電膜と前記金属窒化膜との間に金属膜を有することを特徴とする半導体装置。
- 前記Cuを主たる構成元素とする導電膜は、前記Si−H結合を有する層間絶縁膜内に形成された溝内に埋設されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記金属膜がTaであり、前記金属窒化膜がTaNであることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
- 前記TaNの窒素濃度が15atm%以上であることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
- 前記TaNの窒素濃度が15atm%以上40atm%未満であることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
- 前記Si−H結合をもつ絶縁膜が水素化ポリシロキサン膜、水素化オルガノポリシロキサン膜のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載の半導体装置。
- 前記水素化ポリシロキサン膜が梯子型水素化ポリシロキサン膜またはポーラス梯子型水素化ポリシロキサン膜であることを特徴とする請求項6記載の半導体装置。
- 前記Cuを主たる構成元素とする導電膜が、Al、Si、Ag、W、Mg、Bi、Zn、Pd、Cd、Au、Hg、Be、Pt、Zr、Ti、またはSnの少なくとも一つを含むCuアロイ膜であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1に記載の半導体装置。
- 前記Cuを主たる構成元素とする導電膜が、Siを含むCuアロイ膜であり、Si濃度が導電膜の上面で最も高く、底面方向に深くなるにつれて低くなっていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1に記載の半導体装置。
- 半導体基板上にSi−H結合を有する層間絶縁膜を成膜する第1の工程と、
前記層間絶縁膜を加工する第2の工程と、
金属膜と金属窒化膜が積層されてなるバリアメタル膜を成膜する第3の工程と、
Cuを主たる構成元素とする導電膜を成膜する第4の工程と、
を有し、前記第3の工程は、前記層間絶縁膜上に前記金属膜と前記金属窒化膜を順次形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第2の工程は、前記層間絶縁膜に溝を加工する工程であり、
前記第3の工程は、前記溝の側壁および底面にバリアメタル膜を成膜する工程であり、
前記第4の工程は、前記バリアメタル膜が成膜された溝内に前記導電膜を埋設する工程であることを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造方法。 - 前記金属膜がTaであり、前記金属窒化膜がTaNであることを特徴とする請求項10または11に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記TaNの窒素濃度が15atm%以上であることを特徴とする請求項12記載の半導体装置の製造方法。
- 前記TaNの窒素濃度が15atm%以上40atm%未満であることを特徴とする請求項12記載の半導体装置の製造方法。
- 前記Si−H結合をもつ絶縁膜が水素化ポリシロキサン膜、水素化オルガノポリシロキサン膜のいずれかであることを特徴とする請求項10乃至14のいずれか一に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記水素化ポリシロキサン膜が梯子型水素化ポリシロキサン膜またはポーラス梯子型水素化ポリシロキサン膜であることを特徴とする請求項15記載の半導体装置の製造方法。
- 前記Cuを主たる構成元素とする導電膜が、Al、Si、Ag、W、Mg、Bi、Zn、Pd、Cd、Au、Hg、Be、Pt、Zr、Ti、またはSnの少なくとも一つを含むCuアロイ膜であることを特徴とする請求項10乃至16のいずれか1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記Cuを主たる構成元素とする導電膜が、Cu膜にシラン処理を施されたSi含有膜であることを特徴とする請求項10乃至16のいずれか1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の工程は、Siを主たる構成元素として含有する層間絶縁膜を成膜後、前記層間絶縁膜に水素を拡散させ、Si−H結合を形成させる工程であることを特徴とする請求項10乃至18のいずれか一に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記水素の拡散処理がプラズマ処理、エレクトロンビーム処理、ラジカル処理、イオン注入処理のいずれかであることを特徴とする請求項19記載の半導体装置の製造方法。
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