JP2006165039A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 隣接する埋め込み銅配線の間の耐圧特性や経時絶縁破壊特性を改善する。
【解決手段】 シリコン基板1の上に形成した第一層間絶縁膜2の中に、第一バリア膜4aおよび埋め込み銅配線6aからなる配線A、Bが形成されている。これらの配線の第一バリア膜4aの上端部と第一層間絶縁膜2の上面との間に高さYの段差を形成した構造とする。
このような構造とすることにより、高さYの段差がない場合と比較して、隣接する配線A、Bのうち一方の配線の埋め込み銅配線6aに含まれる銅が他方の配線の埋め込み銅配線6aに移動する経路長をYの2倍の長さ長くすることができる。これにより、隣接する配線間の耐圧特性、経時絶縁破壊特性を向上させることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】 シリコン基板1の上に形成した第一層間絶縁膜2の中に、第一バリア膜4aおよび埋め込み銅配線6aからなる配線A、Bが形成されている。これらの配線の第一バリア膜4aの上端部と第一層間絶縁膜2の上面との間に高さYの段差を形成した構造とする。
このような構造とすることにより、高さYの段差がない場合と比較して、隣接する配線A、Bのうち一方の配線の埋め込み銅配線6aに含まれる銅が他方の配線の埋め込み銅配線6aに移動する経路長をYの2倍の長さ長くすることができる。これにより、隣接する配線間の耐圧特性、経時絶縁破壊特性を向上させることができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、埋め込み銅配線を用いた半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の微細化に伴い、配線抵抗を低減するためにアルミニウム配線に代わり銅配線が用いられるようになった。
銅配線の構造としては、微細加工上の問題から、銅を埋め込んで配線を形成する埋め込み型構造(ダマシン型構造)が広く用いられている。
銅配線の構造としては、微細加工上の問題から、銅を埋め込んで配線を形成する埋め込み型構造(ダマシン型構造)が広く用いられている。
ここで、上述の埋め込み型構造の銅配線を形成する例について説明する。
まず、シリコン基板上に層間絶縁膜を形成し、これを選択的にエッチングして第一の溝を形成する。次に、第一の溝の内面を第一バリア膜で被覆して、第一の溝の内側位置に第二の溝を有するように第一バリア膜を形成する。次に、第二の溝を埋め込むように全面に銅膜を形成する。
まず、シリコン基板上に層間絶縁膜を形成し、これを選択的にエッチングして第一の溝を形成する。次に、第一の溝の内面を第一バリア膜で被覆して、第一の溝の内側位置に第二の溝を有するように第一バリア膜を形成する。次に、第二の溝を埋め込むように全面に銅膜を形成する。
次に、第一の溝の外部に形成した銅膜および第一バリア膜を化学機械研磨などにより除去して底面および側面を第一バリア膜で被覆した銅配線を形成し、層間絶縁膜の上面を露出させる。
さらに、露出した層間絶縁膜、第一バリア膜、および銅配線を被覆するように全面に第二バリア膜を形成する(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−152076号公報
さらに、露出した層間絶縁膜、第一バリア膜、および銅配線を被覆するように全面に第二バリア膜を形成する(例えば、特許文献1参照)。
上記従来の半導体装置において銅配線に含まれる銅は、銅配線の側面を被覆する第一バリア膜の上端部と第二バリア膜との界面に沿って移動し、さらに層間絶縁膜と第二バリア膜との界面に沿って隣接する銅配線に向かって移動する。
そうすると、隣接する銅配線間の耐圧特性や、経時絶縁破壊(Time Dependent Dielectric Breakdown;TDDB)特性を劣化させてしまうという問題があった。
そうすると、隣接する銅配線間の耐圧特性や、経時絶縁破壊(Time Dependent Dielectric Breakdown;TDDB)特性を劣化させてしまうという問題があった。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、埋め込み銅配線を用いた半導体装置の製造方法において、埋め込み銅配線に含まれる銅が隣接する埋め込み銅配線に移動する経路を長くすることにより、隣接する配線間の耐圧特性や、TDDB特性を改善することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に第一の溝を形成する工程と、前記第一の溝の内面を被覆して前記第一の溝の内側位置に第二の溝を有するように全面に第一バリア膜を形成する工程と、前記第二の溝を埋め込むように全面に銅膜を形成する工程と、前記第一の溝の外部に形成した前記銅膜および前記第一バリア膜を除去して銅配線を形成し、前記絶縁膜の上面を露出させる工程と、前記露出した前記絶縁膜を所定膜厚エッチングして、前記絶縁膜の上面を前記第一バリア膜の上端部よりも低くする工程と、前記絶縁膜、前記第一バリア膜、および前記銅配線を被覆するように全面に第二バリア膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明に係る別の半導体装置の製造方法は、基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に第一の溝を形成する工程と、前記第一の溝の内面を被覆して前記第一の溝の内側位置に第二の溝を有するように全面に第一バリア膜を形成する工程と、前記第二の溝を埋め込むように全面に銅膜を形成する工程と、前記第一の溝の外部に形成した前記銅膜および前記第一バリア膜を除去して銅配線を形成し前記絶縁膜の上面を露出させるとともに、前記第二の溝の両側の上端部が露出するように前記第二の溝に埋め込まれ、上面が凸形状となるように両端の上部に傾斜部を有する銅配線を形成する工程と、前記絶縁膜、前記第一バリア膜、および前記銅配線を被覆するように全面に第二バリア膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。
本発明のその他の特徴については、以下において詳細に説明する。
本発明のその他の特徴については、以下において詳細に説明する。
本発明によれば、埋め込み銅配線を用いた半導体装置の製造方法において、埋め込み銅配線に含まれる銅が隣接する埋め込み銅配線に移動する経路を長くすることにより、隣接する配線間の耐圧特性や、TDDB特性を改善することができる半導体装置の製造方法を得ることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明を簡略化ないし省略する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体装置の断面図である。
図1に示すように、シリコン基板1の上に形成した第一層間絶縁膜2に、第一の溝3が形成されている。第一の溝3の内面を被覆して第一の溝3の内側位置に第二の溝5を有し、上端部が第一層間絶縁膜2の上面よりも高くなるように第一バリア膜4aが形成されている。そして第二の溝5の内部に銅配線6aが埋め込まれ、さらに第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆する第二バリア膜7が形成されている。
図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体装置の断面図である。
図1に示すように、シリコン基板1の上に形成した第一層間絶縁膜2に、第一の溝3が形成されている。第一の溝3の内面を被覆して第一の溝3の内側位置に第二の溝5を有し、上端部が第一層間絶縁膜2の上面よりも高くなるように第一バリア膜4aが形成されている。そして第二の溝5の内部に銅配線6aが埋め込まれ、さらに第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆する第二バリア膜7が形成されている。
このようにして第一バリア膜4aおよび銅配線6aからなる配線Aと、これと隣接して、第一バリア膜4aおよび銅配線6aからなる配線Bとが、間隔Xで互いに隣接して形成されている。
また、配線A、Bの第一バリア膜4aと、第一層間絶縁膜2の上面との間に、それぞれ高さYの段差が形成されている。
また、配線A、Bの第一バリア膜4aと、第一層間絶縁膜2の上面との間に、それぞれ高さYの段差が形成されている。
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
まず、図2に示すように、シリコン基板1の上に第一層間絶縁膜2を形成する。例えば、化学気相成長(Chemical Vapor Deposition;以下、「CVD」という)法により、フッ素を含む低誘電率膜を500〜600nmの膜厚で形成する。
まず、図2に示すように、シリコン基板1の上に第一層間絶縁膜2を形成する。例えば、化学気相成長(Chemical Vapor Deposition;以下、「CVD」という)法により、フッ素を含む低誘電率膜を500〜600nmの膜厚で形成する。
次に、図2に示した第一層間絶縁膜2の上に、リソグラフィによりレジストパターン(図示しない)を形成する。これをマスクとして第一層間絶縁膜2をエッチングして、図3に示すように、第一層間絶縁膜2に第一の溝3を形成する。
次に、図4に示すように、第一の溝3の内面を被覆して第一の溝3の内側位置に第二の溝5を有するように、全面に第一バリア膜4を形成する。例えば、スパッタ法などにより窒化タンタル(TaN)膜を10〜20nm程度の膜厚で形成する。このとき、隣接する第二の溝5の間隔X(400nm程度)は最終的に形成する銅配線の間隔と等しい。
なお、第一バリア膜4は、最終的に形成する銅配線に含まれる銅が第一層間絶縁膜2に拡散するのを防止するための膜である。
なお、第一バリア膜4は、最終的に形成する銅配線に含まれる銅が第一層間絶縁膜2に拡散するのを防止するための膜である。
次に、図5に示すように、第二の溝5を埋め込むように全面に銅膜6を形成する。例えば、めっき形成に必要な銅シード膜(図示しない)をスパッタ法により50nm程度の膜厚で形成した後、さらに、銅膜を電解めっき法により300〜400nm程度の膜厚で形成する。
次に、図6に示すように、第一の溝3の外部に形成した銅膜6および第一バリア膜4(図5参照)を除去して第一バリア膜4aおよび銅配線6aを形成し、第一層間絶縁膜2の上面を露出させる。例えば、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing;以下、「CMP」という)により研磨して、第一バリア膜4aおよび銅配線6aからなる配線A、Bを形成する。このとき配線Aの銅配線6aと、配線Bの銅配線6aとの間隔は、隣接する第二の溝5の間隔X(400nm程度)と等しくなる。
次に、図7に示すように、露出した第一層間絶縁膜2(図6参照)を所定膜厚(Y)エッチングして、第一層間絶縁膜2の上面を配線A、Bの第一バリア膜4aの上端部よりも低くする。例えば、第一バリア膜4aおよび銅配線6aに対するエッチングレートが小さい条件で全面エッチバックして、第一層間絶縁膜2を50nm程度エッチングする。
上記の方法により露出した第一層間絶縁膜2を所定膜厚(Y)エッチングすることにより、配線A、Bの第一バリア膜4aと、第一層間絶縁膜2の上面との間に、高さYの段差を制御性良く形成することができる。
上記の方法により露出した第一層間絶縁膜2を所定膜厚(Y)エッチングすることにより、配線A、Bの第一バリア膜4aと、第一層間絶縁膜2の上面との間に、高さYの段差を制御性良く形成することができる。
ここで、配線Aの銅配線6aに含まれる銅は第一バリア膜4aと、後に全面に形成する第二バリア膜との界面に沿って移動し、さらに、第一層間絶縁膜2と、後に全面に形成する第二バリア膜との界面に沿って配線Bの銅配線6aに移動する。このとき、その経路の長さは(X+2×Y)で表される。従って第一層間絶縁膜2の上面と第一バリア膜4aとの間に高さYの段差がない場合と比較して、銅が移動する経路長をYの2倍の長さ長くすることができる。
ここで、露出した第一層間絶縁膜2を所定膜厚(Y)エッチングする工程を、フッ酸水溶液を用いて行うようにしても良い。例えば、0.1〜0.2%程度の濃度の希フッ酸(HF)水溶液を用いて、所定時間ウェットエッチングする。
これにより、銅配線6aの表面にダメージを与えることなく第一層間絶縁膜2を所定膜厚エッチングすることができ、後に銅配線6aの上にビアホールを形成する工程において、銅配線6aに抉れが発生する不良を防止することができる。
これにより、銅配線6aの表面にダメージを与えることなく第一層間絶縁膜2を所定膜厚エッチングすることができ、後に銅配線6aの上にビアホールを形成する工程において、銅配線6aに抉れが発生する不良を防止することができる。
次に、図8に示すように、第一層間絶縁膜2、配線A、Bの第一バリア膜4a、配線A、Bの銅配線6aを被覆するように、全面に第二バリア膜7を形成する。さらに、その上に第二層間絶縁膜8を形成する。例えば、第二バリア膜7として、プラズマCVD法などによりシリコン窒化膜を20〜30nm程度の膜厚で形成する。また、第二層間絶縁膜8として、CVD法によりフッ素を含むシリコン酸化膜を800〜1000nm程度の膜厚で形成する。
この後、図示しないが、第二層間絶縁膜8(図8参照)の上にリソグラフィによりレジストパターンを形成する。これをマスクとして第二層間絶縁膜8をエッチングして、配線A、Bの銅配線6aの上にビアホールを形成する。
以上のようにして、本実施の形態に係る半導体装置を形成する。
以上のようにして、本実施の形態に係る半導体装置を形成する。
以上説明したように、本実施の形態に係る半導体装置は、シリコン基板1の上に形成した第一層間絶縁膜2に第一の溝3が形成され、第一の溝3の内面を被覆して第一の溝3の内側位置に第二の溝5を有し、上端部が第一層間絶縁膜2の上面よりも高くなるようにした第一バリア膜4aが形成され、第二の溝5の内部に銅配線6aが埋め込まれ、第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆する第二バリア膜7を形成するようにしたものである。
このような構成とすることにより、配線Aの銅配線6aに含まれる銅が配線Bの銅配線6aに移動するとき、第一層間絶縁膜2の上面と第一バリア膜4aとの間に高さYの段差がない場合と比較して、銅が移動する経路長をYの2倍の長さ長くすることができる。
これにより、隣接する配線Aと配線Bとの間の耐圧特性、経時絶縁破壊(Time Dependent Dielectric Breakdown;以下、「TDDB」という)特性を向上させることができる。
これにより、隣接する配線Aと配線Bとの間の耐圧特性、経時絶縁破壊(Time Dependent Dielectric Breakdown;以下、「TDDB」という)特性を向上させることができる。
また、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、まず、シリコン基板1の上に第一層間絶縁膜2を形成し、これに第一の溝3を形成するようにした。次に、第一の溝3の内面を被覆して第一の溝3の内側位置に第二の溝5を有するように全面に第一バリア膜4を形成し、さらに第二の溝5を埋め込むように全面に銅膜6を形成するようにした。
次に、第一の溝3の外部に形成した銅膜6および第一バリア膜4を除去して第一バリア膜4aおよび銅配線6aを形成し第一層間絶縁膜2の上面を露出させた後、露出した第一層間絶縁膜2を所定膜厚(Y)エッチングして、第一層間絶縁膜2の上面を第一バリア膜4aの上端部よりも低くするようにした。さらに第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆するように全面に第二バリア膜7を形成するようにした。
次に、第一の溝3の外部に形成した銅膜6および第一バリア膜4を除去して第一バリア膜4aおよび銅配線6aを形成し第一層間絶縁膜2の上面を露出させた後、露出した第一層間絶縁膜2を所定膜厚(Y)エッチングして、第一層間絶縁膜2の上面を第一バリア膜4aの上端部よりも低くするようにした。さらに第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆するように全面に第二バリア膜7を形成するようにした。
このように形成することにより、隣接する配線A、Bのいずれか一方の配線の銅配線6aに含まれる銅が他方の配線の銅配線6aに移動する経路長を制御性良く長くすることができる。
実施の形態2.
図9は、本発明の実施の形態2に係る半導体装置の断面図である。
図9に示すように、シリコン基板1の上に形成した第一層間絶縁膜2に、第一の溝3が形成されている。第一の溝3の内面を被覆して第一の溝3の内側位置に第二の溝5を有するように第一バリア膜4aが形成されている。そして、第二の溝5の両側の上端部が露出するように第二の溝5に埋め込まれ、上面が凸形状となるように両端の上部に傾斜部9を有する銅配線6aが形成されている。さらに第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆する第二バリア膜7が形成されている。
図9は、本発明の実施の形態2に係る半導体装置の断面図である。
図9に示すように、シリコン基板1の上に形成した第一層間絶縁膜2に、第一の溝3が形成されている。第一の溝3の内面を被覆して第一の溝3の内側位置に第二の溝5を有するように第一バリア膜4aが形成されている。そして、第二の溝5の両側の上端部が露出するように第二の溝5に埋め込まれ、上面が凸形状となるように両端の上部に傾斜部9を有する銅配線6aが形成されている。さらに第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆する第二バリア膜7が形成されている。
このようにして、第二の溝5の両側の上端部が所定高さ(Z)露出するように第二の溝5に埋め込まれ、上面が凸形状となるように、隣り合う配線に対向した側面の両端の上部にシリコン基板1の方向に傾斜した傾斜部9を有する配線A、Bの銅配線6aが形成されている。
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
まず、シリコン基板1の上に第一層間絶縁膜2を形成する工程(図2参照)から、第二の溝5を埋め込むように全面に銅膜6を形成するまでの工程(図5参照)を、実施の形態1で示した方法と同様にして行う。
まず、シリコン基板1の上に第一層間絶縁膜2を形成する工程(図2参照)から、第二の溝5を埋め込むように全面に銅膜6を形成するまでの工程(図5参照)を、実施の形態1で示した方法と同様にして行う。
次に、図10に示すように、第一の溝3の外部に形成した銅膜6および第一バリア膜4(図5参照)を除去して第一バリア膜4aおよび銅配線6aを形成して第一層間絶縁膜2の上面を露出させるとともに、第二の溝5の両側の上端部が露出するように第二の溝5に埋め込まれ、上面が凸形状となるように両端の上部に傾斜部9を有する銅配線6aを形成する。
例えば、実施の形態1で示したCMPを行う(図6参照)際に、実施の形態1よりも所定時間だけ研磨時間を長くすることにより、電子が第一バリア膜4aを介して銅配線6aの上端部に流れ込む。この後、銅配線6aの表面の酸化を防止するための防食膜(酸化防止膜)としてベンゾトリアゾール(Benzotriazole;BTA)を塗布すると、銅配線6aの上端部で、電子が流れ込んだ箇所の表面には防食膜が形成されない。
さらにこの後、CMPの後洗浄として水洗浄を行うと、防食膜が形成されていない箇所の銅配線6aの表面がわずかに溶解する。このようにして、工程数を大幅に増加させることなく、配線Aおよび配線Bの両側の上端部に傾斜部9を形成することができる。
さらにこの後、CMPの後洗浄として水洗浄を行うと、防食膜が形成されていない箇所の銅配線6aの表面がわずかに溶解する。このようにして、工程数を大幅に増加させることなく、配線Aおよび配線Bの両側の上端部に傾斜部9を形成することができる。
次に、図11に示すように、第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆するように全面に第二バリア膜7を形成する。さらに、その上に第二層間絶縁膜8を形成する。
これらの膜は実施の形態1と同様にして形成する。また、これ以降の工程についても、実施の形態1と同様にして行う。
これらの膜は実施の形態1と同様にして形成する。また、これ以降の工程についても、実施の形態1と同様にして行う。
以上説明したように、本実施の形態に係る半導体装置は、シリコン基板1の上に形成した第一層間絶縁膜2に、第一の溝3が形成され、第一の溝3の内面を被覆して第一の溝3の内側位置に第二の溝5を有するように第一バリア膜4aが形成され、第二の溝5の両側の上端部が露出するように第二の溝5に埋め込まれ、上面が凸形状となるように両端の上部に傾斜部9を有する銅配線6aが形成され、第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆する第二バリア膜7が形成されるようにしたものである。
このような構成とすることにより、配線Aの銅配線6aに含まれる銅が配線Bの銅配線6aに移動するとき、配線A、Bの銅配線6aの両側の側面の上端部が第一バリア膜4aの上端部と同じ高さである場合と比較して、銅が移動する経路長をZの2倍の長さ長くすることができる。これにより、隣接する配線Aと配線Bとの間の耐圧特性、およびTDDB特性を向上させることができる。
また、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、まず、シリコン基板1の上に第一層間絶縁膜2を形成し、これに第一の溝3を形成するようにした。次に、第一の溝3の内面を被覆して第一の溝3の内側位置に第二の溝5を有するように全面に第一バリア膜4を形成し、さらに第二の溝5を埋め込むように全面に銅膜6を形成するようにした。
次に、第一の溝3の外部に形成した銅膜6および第一バリア膜4を除去して第一バリア膜4aおよび銅配線6aを形成し第一層間絶縁膜2の上面を露出させるとともに、第二の溝5の両側の上端部が露出するように第二の溝5に埋め込まれ、上面が凸形状となるように両端の上部に傾斜部9を有する銅配線を形成するようにした。さらに第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆するように全面に第二バリア膜7を形成するようにした。
次に、第一の溝3の外部に形成した銅膜6および第一バリア膜4を除去して第一バリア膜4aおよび銅配線6aを形成し第一層間絶縁膜2の上面を露出させるとともに、第二の溝5の両側の上端部が露出するように第二の溝5に埋め込まれ、上面が凸形状となるように両端の上部に傾斜部9を有する銅配線を形成するようにした。さらに第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆するように全面に第二バリア膜7を形成するようにした。
このように形成することにより、工程数を大幅に増加させることなく、隣接する配線A、Bのいずれか一方の配線の銅配線6aに含まれる銅が他方の配線の銅配線6aに移動する経路長を長くすることができる。
実施の形態3.
図12は、本発明の実施の形態3に係る半導体装置の断面図である。
図12に示すように、本実施の形態に係る半導体装置は、実施の形態2で示した半導体装置(図9参照)の第一バリア膜6aを、上端部が第一層間絶縁膜2の上面よりも高くなるように形成した。
図12は、本発明の実施の形態3に係る半導体装置の断面図である。
図12に示すように、本実施の形態に係る半導体装置は、実施の形態2で示した半導体装置(図9参照)の第一バリア膜6aを、上端部が第一層間絶縁膜2の上面よりも高くなるように形成した。
このようにして実施の形態2で示した半導体装置において、配線A、Bの第一バリア膜4aと、第一層間絶縁膜2の上面との間に、高さYの段差が形成されている。
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
実施の形態2で示した、第一の溝3の外部に形成した銅膜6および第一バリア膜4を除去して第一バリア膜4aおよび銅配線6aを形成して第一層間絶縁膜2の上面を露出させるとともに第二の溝5の両側の上端部が露出するように第二の溝5に埋め込まれ、上面が凸形状となるように両端の上部に傾斜部9を有する銅配線を形成する工程(図10参照)の後、第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆するように全面に第二バリア膜7を形成する工程(図11参照)の前に、実施の形態1で示したように露出した第一層間絶縁膜2を所定膜厚(Y)エッチングして(図7参照)、図13に示すように第一層間絶縁膜2の上面を第一バリア膜4aの上端部よりも低くする。
実施の形態2で示した、第一の溝3の外部に形成した銅膜6および第一バリア膜4を除去して第一バリア膜4aおよび銅配線6aを形成して第一層間絶縁膜2の上面を露出させるとともに第二の溝5の両側の上端部が露出するように第二の溝5に埋め込まれ、上面が凸形状となるように両端の上部に傾斜部9を有する銅配線を形成する工程(図10参照)の後、第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆するように全面に第二バリア膜7を形成する工程(図11参照)の前に、実施の形態1で示したように露出した第一層間絶縁膜2を所定膜厚(Y)エッチングして(図7参照)、図13に示すように第一層間絶縁膜2の上面を第一バリア膜4aの上端部よりも低くする。
さらに、図14に示すように、第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆するように、全面に第二バリア膜7を形成する。さらに、その上に第二層間絶縁膜8を形成する。これらの工程については、実施の形態1で示した方法と同様にして行う。また、その後の工程についても、実施の形態1で示した方法と同様にして行う。
以上説明したように、本実施の形態に係る半導体装置は、実施の形態2で示した半導体装置において、第一バリア膜6aを、上端部が第一層間絶縁膜2の上面よりも高さYだけ高くなるように形成した。
このような構成とすることにより、配線Aの銅配線6aに含まれる銅が配線Bの銅配線6aに移動するとき、実施の形態2と比較して、銅が移動する経路長をYの2倍の長さ長くすることができる。従って、実施の形態2と比較して、隣接する配線Aと配線Bとの間の耐圧特性、およびTDDB特性をさらに向上させることができる。
また、本実施の本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、実施の形態2で示した第一の溝3の外部に形成した銅膜6および第一バリア膜4を除去して第一バリア膜4aおよび銅配線6aを形成して第一層間絶縁膜2の上面を露出させるとともに第二の溝5の両側の上端部が露出するように第二の溝5に埋め込まれ、上面が凸形状となるように両端の上部に傾斜部9を有する銅配線を形成する工程の後、第一層間絶縁膜2、第一バリア膜4a、および銅配線6aを被覆するように全面に第二バリア膜7を形成する工程の前に、露出した第一層間絶縁膜2を所定膜厚エッチングして、第一層間絶縁膜2の上面を第一バリア膜4aの上端部よりも低くするようにした。
このように形成することにより、実施の形態2と比較して、隣接する配線A、Bのいずれか一方の配線の銅配線6aに含まれる銅が他方の銅配線6aに移動する経路長をYの2倍の長さ長くすることができる。これにより、隣接する配線Aと配線Bとの間の耐圧特性、およびTDDB特性を、実施の形態2の場合よりもさらに向上させることができる。
1 シリコン基板、2 第一層間絶縁膜、3 第一の溝、4 第一バリア膜、5 第二の溝、6 埋め込み銅配線、7 第二バリア膜、8 第二層間絶縁膜、9 傾斜部。
Claims (4)
- 基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に第一の溝を形成する工程と、
前記第一の溝の内面を被覆して前記第一の溝の内側位置に第二の溝を有するように全面に第一バリア膜を形成する工程と、
前記第二の溝を埋め込むように全面に銅膜を形成する工程と、
前記第一の溝の外部に形成した前記銅膜および前記第一バリア膜を除去して銅配線を形成し、前記絶縁膜の上面を露出させる工程と、
前記露出した前記絶縁膜を所定膜厚エッチングして、前記絶縁膜の上面を前記第一バリア膜の上端部よりも低くする工程と、
前記絶縁膜、前記第一バリア膜、および前記銅配線を被覆するように全面に第二バリア膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に第一の溝を形成する工程と、
前記第一の溝の内面を被覆して前記第一の溝の内側位置に第二の溝を有するように全面に第一バリア膜を形成する工程と、
前記第二の溝を埋め込むように全面に銅膜を形成する工程と、
前記第一の溝の外部に形成した前記銅膜および前記第一バリア膜を除去して銅配線を形成し前記絶縁膜の上面を露出させるとともに、前記第二の溝の両側の上端部が露出するように前記第二の溝に埋め込まれ、上面が凸形状となるように両端の上部に傾斜部を有する銅配線を形成する工程と、
前記絶縁膜、前記第一バリア膜、および前記銅配線を被覆するように全面に第二バリア膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第一の溝の外部に形成した前記銅膜および前記第一バリア膜を除去して銅配線を形成し前記絶縁膜の上面を露出させるとともに、前記第二の溝の両側の上端部が露出するように前記第二の溝に埋め込まれ、上面が凸形状となるように両端の上部に傾斜部を有する銅配線を形成する工程の後、前記第二バリア膜を形成する工程の前に、
前記露出した前記絶縁膜を所定膜厚エッチングして、前記絶縁膜の上面を前記第一バリア膜の上端部よりも低くする工程を行うことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記露出した前記絶縁膜を所定膜厚エッチングする工程を、フッ酸水溶液を用いて行うことを特徴とする請求項1又は3に記載の半導体装置の製造方法。
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JP2010507236A (ja) * | 2006-10-11 | 2010-03-04 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 半導体デバイスおよび相互接続構造体の形成方法 |
KR20130109397A (ko) * | 2012-03-27 | 2013-10-08 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
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2004
- 2004-12-02 JP JP2004349912A patent/JP2006165039A/ja active Pending
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