JP2010129693A - Semiconductor device and method of manufacturing same - Google Patents

Semiconductor device and method of manufacturing same Download PDF

Info

Publication number
JP2010129693A
JP2010129693A JP2008301384A JP2008301384A JP2010129693A JP 2010129693 A JP2010129693 A JP 2010129693A JP 2008301384 A JP2008301384 A JP 2008301384A JP 2008301384 A JP2008301384 A JP 2008301384A JP 2010129693 A JP2010129693 A JP 2010129693A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
barrier metal
copper
insulating film
metal layer
layer
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.)
Withdrawn
Application number
JP2008301384A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Takigawa
幸雄 瀧川
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.)
Fujitsu Semiconductor Ltd
Original Assignee
Fujitsu Semiconductor Ltd
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 Fujitsu Semiconductor Ltd filed Critical Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority to JP2008301384A priority Critical patent/JP2010129693A/en
Publication of JP2010129693A publication Critical patent/JP2010129693A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which suppresses electromigration. <P>SOLUTION: The semiconductor device includes: a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed; an interlayer dielectric which is formed above the semiconductor substrate, contains moisture, and has a recessed part; a first barrier metal layer formed on an inner surface of the recessed part and having crystallinity of either one of amorphous or polycrystal; a second barrier metal layer formed on the first barrier metal layer and having other crystallinity of amorphous or polycrystal; a copper wiring formed on the second barrier metal layer; a copper diffusion preventing insulation film covering the copper wiring and formed on the interlayer dielectric; and a metal oxide layer formed on an interface of the copper wiring and copper diffusion preventing insulation film. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、銅配線を有する半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a copper wiring and a manufacturing method thereof.

半導体装置の銅多層配線において、エレクトロマイグレーションによる不良が問題となっている。エレクトロマイグレーションの一要因は、銅配線を覆う絶縁膜と銅配線との密着不足である。   In copper multilayer wiring of semiconductor devices, defects due to electromigration are a problem. One factor of electromigration is insufficient adhesion between the insulating film covering the copper wiring and the copper wiring.

配線の微細化に伴い、信号遅延を抑制するため、層間絶縁膜に誘電率の低い低誘電率材料(いわゆるLow−k材料)が適用されている。空孔を有するポーラス構造とすることにより、絶縁膜の低誘電率化が図られるが、配線材料が絶縁膜に拡散しやすくなる。特に銅は、Si−Oを含む絶縁膜に拡散しやすい。   Along with the miniaturization of wiring, a low dielectric constant material (so-called low-k material) having a low dielectric constant is applied to the interlayer insulating film in order to suppress signal delay. By using a porous structure having pores, the dielectric constant of the insulating film can be reduced, but the wiring material can easily diffuse into the insulating film. In particular, copper is likely to diffuse into an insulating film containing Si—O.

このような拡散を防ぐため、銅配線の下地としてバリアメタル層が形成される(バリアメタル層について、例えば、特開2008−47675号公報、特開2007−251164号公報等参照)。バリアメタル層として、一般には、Ta、Ti、TaN、TiN等が用いられているが、これらは銅よりも抵抗が高い。銅の比抵抗が1.7×10−6Ω・cmであるのに対し、例えばTa、Tiの比抵抗はそれぞれ15×10−6Ω・cm、80×10−6Ω・cmである。 In order to prevent such diffusion, a barrier metal layer is formed as a base of the copper wiring (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2008-47675 and 2007-251164 for the barrier metal layer). Generally, Ta, Ti, TaN, TiN, etc. are used as the barrier metal layer, but these have higher resistance than copper. The specific resistance of copper is 1.7 × 10 −6 Ω · cm, while the specific resistances of Ta and Ti are 15 × 10 −6 Ω · cm and 80 × 10 −6 Ω · cm, respectively.

配線の微細化が進み、配線に占めるバリアメタル層の割合が高くなると、配線全体の抵抗が上昇する。なお、ITRS2006が示すテクノロジーロードマップによれば、hp32nm世代(配線ピッチ64nm)の配線の比抵抗は4.83×10−6Ω・cmとされている。 As the wiring becomes finer and the proportion of the barrier metal layer in the wiring increases, the resistance of the entire wiring increases. According to the technology roadmap indicated by ITRS 2006, the specific resistance of the wiring of the hp32 nm generation (wiring pitch 64 nm) is 4.83 × 10 −6 Ω · cm.

特開2008−47675号公報JP 2008-47675 A 特開2007−251164号公報JP 2007-251164 A

本発明の一目的は、エレクトロマイグレーションの抑制が図られた半導体装置及びその製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device in which electromigration is suppressed and a method for manufacturing the same.

本発明の一観点によれば、半導体素子の形成された半導体基板と、前記半導体基板の上方に、水分を含み、凹部が形成された層間絶縁膜と、前記凹部の内面上に形成され、非晶質及び多結晶の一方の結晶性を有する第1のバリアメタル層と、前記第1のバリアメタル層上に形成され、非晶質及び多結晶の他方の結晶性を有する第2のバリアメタル層と、前記第2のバリアメタル層上に形成された銅配線と、前記銅配線を覆って前記層間絶縁膜上に形成された銅拡散防止絶縁膜と、前記銅配線と前記銅拡散防止絶縁膜との界面に形成された金属酸化物層とを有する半導体装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a semiconductor substrate having a semiconductor element formed thereon, an interlayer insulating film containing moisture and having a recess formed above the semiconductor substrate, an inner surface of the recess, A first barrier metal layer having one of crystalline and polycrystallinity, and a second barrier metal formed on the first barrier metal layer and having the other crystallinity of amorphous and polycrystal A copper wiring formed on the second barrier metal layer, a copper diffusion preventing insulating film formed on the interlayer insulating film so as to cover the copper wiring, and the copper wiring and the copper diffusion preventing insulation A semiconductor device having a metal oxide layer formed at an interface with a film is provided.

本発明の他の観点によれば、半導体基板に半導体素子を形成する工程と、前記半導体基板の上方に、水分を含む層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜に凹部を形成する工程と、前記凹部の内面上に、非晶質及び多結晶の一方の結晶性を有する第1のバリアメタル層を形成する工程と、前記第1のバリアメタル層上に、非晶質及び多結晶の他方の結晶性を有する第2のバリアメタル層を形成する工程と、前記第2のバリアメタル層上に、酸化物を形成する金属を含有する銅により、シード層を形成する工程と、前記シード層上に、銅層を形成する工程と、前記銅層を覆って前記層間絶縁膜上に、加熱状態で銅拡散防止絶縁膜を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a step of forming a semiconductor element on a semiconductor substrate, a step of forming an interlayer insulating film containing moisture above the semiconductor substrate, and a step of forming a recess in the interlayer insulating film And forming a first barrier metal layer having one of amorphous and polycrystalline on the inner surface of the recess, and amorphous and polycrystalline on the first barrier metal layer. Forming a second barrier metal layer having the other crystallinity, forming a seed layer on the second barrier metal layer with copper containing a metal that forms an oxide, and There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a copper layer on a seed layer; and a step of forming a copper diffusion prevention insulating film in a heated state on the interlayer insulating film so as to cover the copper layer. .

銅配線と銅拡散防止絶縁膜との界面上に形成された金属酸化物層により、銅配線と銅拡散防止絶縁膜との密着性向上が図られ、エレクトロマイグレーション抑制が図られる。   The metal oxide layer formed on the interface between the copper wiring and the copper diffusion prevention insulating film improves the adhesion between the copper wiring and the copper diffusion prevention insulating film, thereby suppressing electromigration.

銅拡散防止絶縁膜の成膜時の熱により、層間絶縁膜から第1及び第2のバリアメタル層を通ってシード層に達した水分が、シード層の銅中に含有された金属と反応して金属酸化物を生成し、さらに、生成した金属酸化物が移動して銅配線と銅拡散防止絶縁膜との界面に到達することで、このような金属酸化物層を形成することが可能である。   Moisture that reaches the seed layer from the interlayer insulating film through the first and second barrier metal layers reacts with the metal contained in the copper of the seed layer due to heat during the formation of the copper diffusion prevention insulating film. It is possible to form such a metal oxide layer by generating a metal oxide and moving the generated metal oxide to reach the interface between the copper wiring and the copper diffusion prevention insulating film. is there.

本発明の実施例による半導体装置及びその製造方法について説明する。   A semiconductor device and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described.

図1は、実施例の半導体装置を示す概略断面図である。シリコン基板である半導体基板1に、シャロートレンチアイソレーション(STI)による素子分離絶縁膜2が形成されている。素子分離絶縁膜2で囲まれた活性領域内に、MOSトランジスタ3が形成されている。MOSトランジスタ3は、ソース領域3S、ドレイン領域3D、及びゲート電極3Gを含んで形成される。MOSトランジスタ3は、公知の方法により形成することができる。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to an embodiment. An element isolation insulating film 2 by shallow trench isolation (STI) is formed on a semiconductor substrate 1 which is a silicon substrate. A MOS transistor 3 is formed in the active region surrounded by the element isolation insulating film 2. The MOS transistor 3 is formed including a source region 3S, a drain region 3D, and a gate electrode 3G. The MOS transistor 3 can be formed by a known method.

MOSトランジスタ3を覆って、半導体基板1上に、例えば、リン珪酸ガラス(PSG)により厚さ1.5μmの層間絶縁膜5を化学気相堆積(CVD)で形成する。層間絶縁膜5に、ビアホール4S、4Dが形成され、ビアホール4S、4Dに、それぞれ導電性プラグ6S、6Dが充填されている。MOSトランジスタ3のソース領域3S、ドレイン領域3Dが、それぞれ導電性プラグ6S、6Dに電気的に接続される。   An interlayer insulating film 5 having a thickness of 1.5 μm is formed on the semiconductor substrate 1 by chemical vapor deposition (CVD) on the semiconductor substrate 1 so as to cover the MOS transistor 3. Via holes 4S and 4D are formed in the interlayer insulating film 5, and the via holes 4S and 4D are filled with conductive plugs 6S and 6D, respectively. The source region 3S and the drain region 3D of the MOS transistor 3 are electrically connected to the conductive plugs 6S and 6D, respectively.

導電性プラグ6S、6Dは、例えば、TiNによるバリアメタル層とW層の積層構造で形成され、TiN層とW層を基板全面に堆積した後、不要なW層、TiN層を化学機械研磨(CMP)で除去して形成される。   The conductive plugs 6S and 6D are formed of, for example, a laminated structure of a barrier metal layer made of TiN and a W layer. After depositing a TiN layer and a W layer on the entire surface of the substrate, unnecessary W layers and TiN layers are chemically mechanically polished ( It is formed by removing by CMP.

層間絶縁膜5上に、エッチングストッパ膜11が形成されている。エッチングストッパ膜11は、例えば、シリコンオキシカーバイドにより形成され厚さ30nmである。エッチングストッパ膜のシリコンオキシカーバイドの比誘電率は3.6である。   An etching stopper film 11 is formed on the interlayer insulating film 5. The etching stopper film 11 is formed of, for example, silicon oxycarbide and has a thickness of 30 nm. The relative dielectric constant of silicon oxycarbide in the etching stopper film is 3.6.

エッチングストッパ膜11の上に、比誘電率2.6以下の低誘電率材料でポーラス構造を有する層間絶縁膜12が形成されている。ポーラス構造の空孔内に水分が存在する。層間絶縁膜12は、例えばCVDで形成されるSiOC膜である。このような絶縁材料として、例えば、AMAT社のBlack Diamond、ノベラスシステム社のCoral、ASM社のAurolaULK(いずれも各社商品名)等が挙げられる。   On the etching stopper film 11, an interlayer insulating film 12 having a porous structure made of a low dielectric constant material having a relative dielectric constant of 2.6 or less is formed. Moisture exists in the pores of the porous structure. The interlayer insulating film 12 is a SiOC film formed by CVD, for example. As such an insulating material, for example, Black Diamond of AMAT, Coral of Novellus System, AuroraULK of ASM (both are trade names of respective companies), and the like can be given.

比誘電率2.6以下でポーラス構造のSiOC膜材料として、シルセスキオキサン、Si、C、O、およびHの原子を含むCドープ酸化物、または熱硬化性のポリアレーン・エーテルを用いることができる。   Use of silsesquioxane, C-doped oxide containing atoms of Si, C, O, and H, or thermosetting polyarene ether as a SiOC film material having a dielectric constant of 2.6 or less and a porous structure it can.

なお、本実施例でエッチングストッパ膜、層間絶縁膜ともSi、O、Cを含む膜を用いているが、層間絶縁膜はポーラス構造を取り、両者で密度が違うことにより、エッチング選択比の差が生じている。   In this embodiment, both the etching stopper film and the interlayer insulating film are films containing Si, O, and C. However, the interlayer insulating film has a porous structure, and the density difference between the two causes a difference in etching selectivity. Has occurred.

エッチングストッパ膜11及び層間絶縁膜12に、配線溝13が形成されている。配線溝13の内面にバリアメタル層14が形成され、バリアメタル層14の上に、銅が充填されて銅配線15が形成されている。下層の導電性プラグが、銅配線15に電気的に接続される。銅配線15を覆って層間絶縁膜12上に、エッチングストッパ膜21が形成されている。   A wiring groove 13 is formed in the etching stopper film 11 and the interlayer insulating film 12. A barrier metal layer 14 is formed on the inner surface of the wiring groove 13, and copper wiring 15 is formed on the barrier metal layer 14 by being filled with copper. The lower conductive plug is electrically connected to the copper wiring 15. An etching stopper film 21 is formed on the interlayer insulating film 12 so as to cover the copper wiring 15.

ここで、銅配線15の製造工程について詳しく説明する。   Here, the manufacturing process of the copper wiring 15 will be described in detail.

図2A〜図2Gは、銅配線15の製造工程を示す概略断面図である。ただし、銅配線15が上下層の配線に接続されていない部分の断面を示す。   2A to 2G are schematic cross-sectional views showing the manufacturing process of the copper wiring 15. However, a cross section of a portion where the copper wiring 15 is not connected to the upper and lower wirings is shown.

図2Aに示すように、エッチングストッパ膜11上に層間絶縁膜12が形成される。   As shown in FIG. 2A, an interlayer insulating film 12 is formed on the etching stopper film 11.

次に、図2Bに示すように、層間絶縁膜12に配線溝13を形成する。   Next, as shown in FIG. 2B, a wiring trench 13 is formed in the interlayer insulating film 12.

次に、図2Cに示すように、配線溝13の内面を覆って層間絶縁膜12上に、非晶質のRuにより第1のバリアメタル層14aが形成される。次に、第1のバリアメタル層14aの上に、多結晶のRuにより第2のバリアメタル層14bが形成される。実施例のバリアメタル層14は、第1及び第2のバリアメタル層14a、14bの積層で形成される。   Next, as shown in FIG. 2C, a first barrier metal layer 14 a is formed of amorphous Ru on the interlayer insulating film 12 so as to cover the inner surface of the wiring trench 13. Next, a second barrier metal layer 14b is formed of polycrystalline Ru on the first barrier metal layer 14a. The barrier metal layer 14 according to the embodiment is formed by stacking first and second barrier metal layers 14a and 14b.

Ruを用いることにより、比抵抗の抑えられたバリアメタル層が得られる。例えば、従来用いられているバリアメタル層材料Ta、Tiの比抵抗が15×10−6Ω・cm、80×10−6Ω・cmであるのに対し、非晶質Ru、多結晶Ruの比抵抗は9×10−6Ω・cm、7×10−6Ω・cm程度であり低い。非晶質Ruは、多結晶Ruよりもやや比抵抗が高い。 By using Ru, a barrier metal layer with reduced specific resistance can be obtained. For example, while the conventionally used barrier metal layer materials Ta and Ti have specific resistances of 15 × 10 −6 Ω · cm and 80 × 10 −6 Ω · cm, amorphous Ru and polycrystalline Ru The specific resistance is as low as 9 × 10 −6 Ω · cm and 7 × 10 −6 Ω · cm. Amorphous Ru has a slightly higher specific resistance than polycrystalline Ru.

非晶質の第1のバリアメタル層14aは、バリアメタル層14a中の欠陥が水分を程よく透過させる程度の厚さであることが望ましい。厚さは、例えば配線溝13の底のラフネスと同程度以下であり、0.5nm〜5nm程度(例えば3nm)が望ましい。   It is desirable that the amorphous first barrier metal layer 14a has such a thickness that a defect in the barrier metal layer 14a allows moisture to permeate moderately. The thickness is, for example, equal to or less than the roughness of the bottom of the wiring trench 13 and is preferably about 0.5 nm to 5 nm (eg, 3 nm).

第1のバリアメタル層14aは、例えば、スパッタリング、CVD、原子層堆積(ALD)等で成膜可能である。スパッタリングの成膜条件として、例えば、Ruターゲットを用い、プロセスガスをArとNとの混合ガスとし、ガス流量をAr/N=10/70sccm程度とし、スパッタリング雰囲気の圧力を3000mTorrとし、DCパワーを800Wとすることができる。非晶質Ruを得るために、成膜時のN流量を10sccm〜80sccm程度とすることが望ましい。 The first barrier metal layer 14a can be formed by sputtering, CVD, atomic layer deposition (ALD), or the like, for example. As film formation conditions for sputtering, for example, a Ru target is used, a process gas is a mixed gas of Ar and N 2 , a gas flow rate is about Ar / N 2 = 10/70 sccm, a pressure in a sputtering atmosphere is 3000 mTorr, DC The power can be 800W. In order to obtain amorphous Ru, it is desirable that the N 2 flow rate during film formation be about 10 sccm to 80 sccm.

多結晶の第2のバリアメタル層14bは、多数の粒界を有し、粒界が、水分子を通す程度の孔となる。第2のバリアメタル層14bの厚さは、3nm〜15nm程度が望ましい。第2のバリアメタル層14bも、例えば、スパッタリング、CVD、ALD等で成膜可能である。スパッタリングの成膜条件として、非晶質とした第1のバリアメタル層14aの成膜条件においてNを抜くことにより、多結晶膜を得ることができる。 The polycrystalline second barrier metal layer 14b has a large number of grain boundaries, and the grain boundaries become pores that allow water molecules to pass through. The thickness of the second barrier metal layer 14b is desirably about 3 nm to 15 nm. The second barrier metal layer 14b can also be formed by sputtering, CVD, ALD, or the like, for example. A polycrystalline film can be obtained by removing N 2 under the film formation conditions of the first barrier metal layer 14a made amorphous as the film formation conditions for sputtering.

次に、図2Dに示すように、第2のバリアメタル層14bの上に、例えばTiを2%含有した銅によりシード層15aが形成される。シード層15aは、例えば厚さが30nmであり、シード層15aの所望の組成のターゲットを用いてスパッタリングで形成することができる。   Next, as shown in FIG. 2D, a seed layer 15a is formed on the second barrier metal layer 14b using, for example, copper containing 2% Ti. The seed layer 15a has a thickness of 30 nm, for example, and can be formed by sputtering using a target having a desired composition of the seed layer 15a.

次に、図2Eに示すように、シード層15aの上に、めっき等により銅層15bを形成する。   Next, as shown in FIG. 2E, a copper layer 15b is formed on the seed layer 15a by plating or the like.

次に、図2Fに示すように、層間絶縁膜12上の不要な銅層15b、シード層15a、第2のバリアメタル層14b、及び第1のバリアメタル層14aがCMPで除去される。シード層15aと銅層15bが、銅配線15を形成する。   Next, as shown in FIG. 2F, the unnecessary copper layer 15b, seed layer 15a, second barrier metal layer 14b, and first barrier metal layer 14a on the interlayer insulating film 12 are removed by CMP. The seed layer 15 a and the copper layer 15 b form the copper wiring 15.

次に、図2Gに示すように、銅配線15を覆って層間絶縁膜12上に、エッチングストッパ膜21が形成される。エッチングストッパ膜21は、例えば、シリコンオキシカーバイドにより形成され厚さ30nmである。エッチングストッパ膜21は、銅配線15から上方の層間絶縁膜に銅が拡散するのを抑制する銅拡散防止絶縁膜として機能する。   Next, as shown in FIG. 2G, an etching stopper film 21 is formed on the interlayer insulating film 12 so as to cover the copper wiring 15. The etching stopper film 21 is formed of, for example, silicon oxycarbide and has a thickness of 30 nm. The etching stopper film 21 functions as a copper diffusion preventing insulating film that suppresses copper diffusion from the copper wiring 15 to the upper interlayer insulating film.

エッチングストッパ膜21は、例えば、原料ガスとしてテトラメチルシラン及び炭酸ガスを用いたCVDにより形成することができる。成膜条件は、例えば、温度400℃、テトラメチルシランの流量500sccm、炭酸ガスの流量150sccm、圧力約600Pa(4.5Torr)、13.56MHzのRF電力600W、400kHzのRF電力10Wである。なお、実施例に用いた試料基板は直径が300mmであり、RF電力を投入するための平行平板電極の面積は、基板面積とほぼ等しい。   The etching stopper film 21 can be formed by, for example, CVD using tetramethylsilane and carbon dioxide gas as source gases. The film formation conditions are, for example, a temperature of 400 ° C., a tetramethylsilane flow rate of 500 sccm, a carbon dioxide gas flow rate of 150 sccm, a pressure of about 600 Pa (4.5 Torr), a 13.56 MHz RF power of 600 W, and a 400 kHz RF power of 10 W. Note that the sample substrate used in the examples has a diameter of 300 mm, and the area of the parallel plate electrode for supplying RF power is substantially equal to the substrate area.

実施例のバリアメタル層14は、第1及び第2のバリアメタル層14a、14bの積層構造を有し、バリアメタル層14a、14bは、ともに、層間絶縁膜12中の水を通す孔を有する。   The barrier metal layer 14 of the embodiment has a laminated structure of first and second barrier metal layers 14a and 14b, and both the barrier metal layers 14a and 14b have holes through which water in the interlayer insulating film 12 passes. .

バリアメタル層14を、多結晶膜である第2のバリアメタル層14bのみとすると、粒界の孔が、層間絶縁膜12側から銅配線15側に水を通すとともに、銅配線15側から層間絶縁膜12側に銅を通しやすい。非晶質膜である第1のバリアメタル層14aを適当な厚さに形成することにより、欠陥の孔が層間絶縁膜12側から銅配線15側には水を通しやすいが、銅配線15側から層間絶縁膜12側には銅を通しにくくできる。なお、バリアメタル層14を非晶質膜のみとすると、バリアメタル層として適当な厚さまで厚くしたとき、水分を十分に通すことが難しくなる。   When the barrier metal layer 14 is only the second barrier metal layer 14b, which is a polycrystalline film, the holes in the grain boundaries allow water to pass from the interlayer insulating film 12 side to the copper wiring 15 side and from the copper wiring 15 side to the interlayer. It is easy to pass copper through the insulating film 12 side. By forming the first barrier metal layer 14a, which is an amorphous film, to an appropriate thickness, it is easy for water to pass through the defect holes from the interlayer insulating film 12 side to the copper wiring 15 side. Therefore, it is possible to make copper difficult to pass through to the interlayer insulating film 12 side. If the barrier metal layer 14 is made of only an amorphous film, it is difficult to sufficiently pass moisture when the barrier metal layer 14 is thickened to an appropriate thickness as the barrier metal layer.

エッチングストッパ膜21の成膜時に、加熱された温度雰囲気下で、層間絶縁膜12中の水がバリアメタル層14a、14bを通り銅シード層15a中に含有させたTiと反応して、TiOが生成する。さらに、生成したTiOは自己拡散して、銅配線15とエッチングストッパ膜21との界面にも分布し、金属酸化物層16を形成すると考えられる。金属酸化物層16が介在することにより、銅配線15とエッチングストッパ膜21との密着性が高まると考えられる。なお、TiOの拡散は、銅配線15とそれに接する部材との界面で主に生じているものと推測される(TiOの、界面に沿った拡散を、自己拡散と呼んでいる)。なお、銅配線15の底部にも、TiOが分布すると考えられる。 When the etching stopper film 21 is formed, the water in the interlayer insulating film 12 reacts with Ti contained in the copper seed layer 15a through the barrier metal layers 14a and 14b in a heated temperature atmosphere, and TiO 2. Produces. Further, the generated TiO 2 is self-diffused and is also distributed at the interface between the copper wiring 15 and the etching stopper film 21 to form the metal oxide layer 16. It is considered that the adhesion between the copper wiring 15 and the etching stopper film 21 is enhanced by the interposition of the metal oxide layer 16. The diffusion of TiO 2 is presumed to occur mainly at the interface between the copper wiring 15 and the member in contact therewith (the diffusion of TiO 2 along the interface is called self-diffusion). It is considered that TiO 2 is also distributed at the bottom of the copper wiring 15.

なお、銅配線15と第2のバリアメタル層14aとの界面に留まったTiOは、TiO生成後は粒界の孔を塞ぐように機能して、層間絶縁膜12から銅配線15への水の移動、及び銅配線15から層間絶縁膜12への銅の移動を抑制し、バリア性を高めると考えられる。 The TiO 2 remaining at the interface between the copper wiring 15 and the second barrier metal layer 14a functions so as to close the grain boundary hole after the generation of TiO 2 , so that the interlayer insulating film 12 and the copper wiring 15 are connected. It is considered that the movement of water and the movement of copper from the copper wiring 15 to the interlayer insulating film 12 are suppressed and the barrier property is improved.

このように、水分を含んだ層間絶縁膜中の銅配線において、バリアメタル層を非晶質膜と多結晶膜の積層で形成し、銅シード層を、金属酸化物を作る金属を含有させて形成することにより、配線を覆うエッチングストッパ膜(銅拡散防止絶縁膜)の成膜時に、層間絶縁膜中の水と銅シード層中に含有させた金属が反応して金属酸化物が生成され、生成した金属酸化物が拡散して銅配線とエッチングストッパ膜との界面にも分布する。銅配線とエッチングストッパ膜との間に金属酸化物層が介在することにより、銅配線とエッチングストッパ膜との密着性が高められ、エレクトロマイグレーション耐性が向上する。   Thus, in the copper wiring in the interlayer insulating film containing moisture, the barrier metal layer is formed by stacking the amorphous film and the polycrystalline film, and the copper seed layer contains the metal that forms the metal oxide. By forming, when forming an etching stopper film (copper diffusion prevention insulating film) covering the wiring, the metal contained in the copper seed layer reacts with the water in the interlayer insulating film, a metal oxide is generated, The generated metal oxide diffuses and is distributed also at the interface between the copper wiring and the etching stopper film. By interposing the metal oxide layer between the copper wiring and the etching stopper film, the adhesion between the copper wiring and the etching stopper film is enhanced, and the electromigration resistance is improved.

図1に戻って説明を続ける。エッチングストッパ膜21の上に、下から順に、層間絶縁膜22、ミドルストッパ膜23、及び層間絶縁膜24が形成されている。層間絶縁膜22、24はそれぞれ、層間絶縁膜12と同様に、ポーラス構造を含む低誘電率絶縁膜であり、厚さは例えば150nmである。ミドルストッパ膜23は、例えば、シリコンオキシカーバイド膜であり厚さ30nmである。   Returning to FIG. 1, the description will be continued. On the etching stopper film 21, an interlayer insulating film 22, a middle stopper film 23, and an interlayer insulating film 24 are formed in order from the bottom. Each of the interlayer insulating films 22 and 24 is a low dielectric constant insulating film having a porous structure like the interlayer insulating film 12, and has a thickness of, for example, 150 nm. The middle stopper film 23 is, for example, a silicon oxycarbide film and has a thickness of 30 nm.

層間絶縁膜24に配線溝26が形成され、ミドルストッパ膜23、層間絶縁膜22、及びエッチングストッパ膜21にビアホール25が形成されている。ビアホール25及び配線溝26の内面に、バリアメタル層27が形成され、バリアメタル層27の上に、銅が充填されて配線28が形成されている。エッチングストッパ膜21から層間絶縁膜24までの絶縁膜と、バリアメタル層27、及び銅配線28が、1層分の配線層を構成する。なお、配線溝26の底にミドルストッパ膜23を残す構造を例示しているが、ミドルストッパ膜23を残さない構造として、さらに低誘電率化を図ることもできる。   A wiring groove 26 is formed in the interlayer insulating film 24, and a via hole 25 is formed in the middle stopper film 23, the interlayer insulating film 22, and the etching stopper film 21. A barrier metal layer 27 is formed on the inner surfaces of the via hole 25 and the wiring groove 26, and copper is filled on the barrier metal layer 27 to form a wiring 28. The insulating film from the etching stopper film 21 to the interlayer insulating film 24, the barrier metal layer 27, and the copper wiring 28 constitute one wiring layer. Note that the structure in which the middle stopper film 23 is left at the bottom of the wiring trench 26 is illustrated, but the dielectric constant can be further reduced as a structure in which the middle stopper film 23 is not left.

ビアホール25及び配線溝26内のバリアメタル層27及び銅配線28は、上述した配線溝13内のバリアメタル層14及び銅配線15と同様に形成することができる。すなわち、非晶質Ruによる第1のバリアメタル層と多結晶Ruによる第2のバリアメタル層との積層でバリアメタル層27を形成し、Tiを含有させた銅シード層の上に、めっき等で銅層を形成することにより銅配線28を形成する。銅配線15の形成がシングルダマシン工程であるのに対し、銅配線28の形成はデュアルダマシン工程となる。   The barrier metal layer 27 and the copper wiring 28 in the via hole 25 and the wiring groove 26 can be formed in the same manner as the barrier metal layer 14 and the copper wiring 15 in the wiring groove 13 described above. That is, a barrier metal layer 27 is formed by stacking a first barrier metal layer made of amorphous Ru and a second barrier metal layer made of polycrystalline Ru, and plated on a copper seed layer containing Ti. The copper wiring 28 is formed by forming a copper layer. The formation of the copper wiring 15 is a single damascene process, whereas the formation of the copper wiring 28 is a dual damascene process.

銅配線28を覆って層間絶縁膜24上に、エッチングストッパ膜31が形成されている。エッチングストッパ膜31は、例えばエッチングストッパ膜21と同様にシリコンオキシカーバイド膜である。下層の銅配線15の場合と同様に、エッチングストッパ膜31の成膜時に生成し、エッチングストッパ膜31と銅配線28との界面に拡散した酸化チタンにより、エッチングストッパ膜31と銅配線28との密着性向上が図られる。   An etching stopper film 31 is formed on the interlayer insulating film 24 so as to cover the copper wiring 28. The etching stopper film 31 is a silicon oxycarbide film, for example, like the etching stopper film 21. Similarly to the case of the lower copper wiring 15, the titanium oxide generated at the time of forming the etching stopper film 31 and diffused at the interface between the etching stopper film 31 and the copper wiring 28 is used to form the etching stopper film 31 and the copper wiring 28. Adhesion can be improved.

同様にして、上方にさらに配線層が形成される。最上層の配線層の上に、シリコンオキシカーバイドによりエッチングストッパ膜51が形成され、その上にCVDで形成されたSiOCにより層間絶縁膜52が形成されている。エッチングストッパ膜51及び層間絶縁膜52にビアホール53が形成され、ビアホール53内にWを用いた導電性プラグ54が充填されている。下層の配線49が、導電性プラグ54に電気的に接続される。   Similarly, a wiring layer is further formed above. On the uppermost wiring layer, an etching stopper film 51 is formed by silicon oxycarbide, and an interlayer insulating film 52 is formed thereon by SiOC formed by CVD. A via hole 53 is formed in the etching stopper film 51 and the interlayer insulating film 52, and a conductive plug 54 using W is filled in the via hole 53. The lower layer wiring 49 is electrically connected to the conductive plug 54.

アルミニウムで形成されたパッド55が、層間絶縁膜52の上に形成され、導電性プラグ54に接続されている。層間絶縁膜52及びパッド55を覆って、シリコンナイトライドにより保護膜56が形成されている。保護膜56は、パッド55上面に開口を有し、開口内にパッド55が露出している。以上のようにして、実施例の半導体装置が作製される。   A pad 55 made of aluminum is formed on the interlayer insulating film 52 and connected to the conductive plug 54. A protective film 56 is formed of silicon nitride so as to cover the interlayer insulating film 52 and the pad 55. The protective film 56 has an opening on the upper surface of the pad 55, and the pad 55 is exposed in the opening. As described above, the semiconductor device of the example is manufactured.

実施例と同様な方法で形成した銅配線の試料を作製し、エレクトロマイグレーション試験を行った。   A copper wiring sample formed by the same method as in the example was prepared and an electromigration test was performed.

図3は、エレクトロマイグレーション試験に用いた試料の配線パターンを示す概略断面図である。配線パターンは、第1層の配線部61と第2層の配線部62とが、端部をビア部63で接続されて交互に並んだチェーン形状である。第1層の配線部61、第2層の配線部62の各々は、幅70nm、長さ200nm、厚さ100nmであり、各ビア部は、直径70nm、高さ100nmである。配線パターンの両端が、それぞれパッドに接続されている。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a wiring pattern of a sample used in the electromigration test. The wiring pattern has a chain shape in which first-layer wiring portions 61 and second-layer wiring portions 62 are alternately arranged with end portions connected by via portions 63. Each of the first layer wiring portion 61 and the second layer wiring portion 62 has a width of 70 nm, a length of 200 nm, and a thickness of 100 nm, and each via portion has a diameter of 70 nm and a height of 100 nm. Both ends of the wiring pattern are connected to pads.

このような配線パターンを有する試料を100チップ用意し、温度150℃、電流0.2mAで200時間のエレクトロマイグレーション試験を行った。なお、比較例の試料も用意し、同様な試験を行った。比較例の試料では、バリアメタル層は単層の多結晶Ru層とし、シード層は他の金属を含有させず銅のみとした。   100 chips having such a wiring pattern were prepared, and an electromigration test was performed for 200 hours at a temperature of 150 ° C. and a current of 0.2 mA. In addition, the sample of the comparative example was prepared and the same test was done. In the sample of the comparative example, the barrier metal layer was a single polycrystalline Ru layer, and the seed layer was made of only copper without containing other metals.

実施例の試料は、100チップ中オープン不良となったものが0個であったのに対し、比較例の試料は、100チップ中オープン不良となったものが25個であった。このように、実施例の配線形成方法によりエレクトロマイグレーションが抑制されることがわかった。   In the sample of the example, the number of open defects in 100 chips was 0, whereas in the sample of the comparative example, the number of open defects in 100 chips was 25. Thus, it was found that electromigration is suppressed by the wiring formation method of the example.

なお、上記実施例では、銅シード層に含有させる金属がTiの場合を説明したが、Mnを含有させる場合についても、エレクトロマイグレーション試験で同様な効果を確認している。   In addition, although the said Example demonstrated the case where the metal contained in a copper seed layer was Ti, the same effect was confirmed by the electromigration test also about the case where Mn is contained.

銅配線を覆うエッチングストッパ膜の成膜に伴う適当な加熱状態下で、層間絶縁膜からバリアメタル層を越えて水分が移動し、銅シード層に含有された金属が酸化され、生成した金属酸化物が拡散すると考えられる。このときの適当な温度は、上記の400℃に限られず、250℃〜450℃の範囲が好適である。これは、銅シード層に含有させる金属がTi、Mnの場合ともに同様である。   Under appropriate heating conditions associated with the formation of the etching stopper film covering the copper wiring, moisture moves from the interlayer insulating film beyond the barrier metal layer, and the metal contained in the copper seed layer is oxidized, resulting in metal oxidation. Things are thought to diffuse. An appropriate temperature at this time is not limited to the above-mentioned 400 ° C., and a range of 250 ° C. to 450 ° C. is preferable. This is the same in both cases where the metal contained in the copper seed layer is Ti or Mn.

なお、銅配線を覆うエッチングストッパ膜(銅拡散防止絶縁膜)として、上記実施例ではシリコンオキシカーバイドを用いたが、エッチングストッパ膜はシリコンオキシカーバイド(SiOC)膜に限られない。その他、銅のバリア性に優れる膜として、SiC膜、SiCN膜、SiN膜、SiOCN膜等を使うこともできる。   In this embodiment, silicon oxycarbide is used as an etching stopper film (copper diffusion prevention insulating film) that covers the copper wiring. However, the etching stopper film is not limited to a silicon oxycarbide (SiOC) film. In addition, a SiC film, a SiCN film, a SiN film, a SiOCN film, or the like can be used as a film having excellent copper barrier properties.

なお、銅シード層への含有に適した金属は、Ti、Mnに限られないと考えられる。例えば、特に、TiまたはMnと周期律表で同族または隣接する族の遷移金属は、Ti、Mnと似た挙動を示すと考えられ、銅シード層に含有させる金属として好適であろう。具体的には、Zr、Hf、Sc、Y、V、Nb、Re、Mo、W、Taが挙げられる。さらに、他の金属として、Li、Be、B、Mg、Al、Si、Cr、Ni、Zn、Ga、Ge、Se、Br、Rb、Sr、Ag、In、Sn、Sb、Te、Ba、Au、Ir、Pt、Pb等も利用できると思われる。   It should be noted that metals suitable for inclusion in the copper seed layer are not limited to Ti and Mn. For example, in particular, a transition metal of the same or adjacent group in the periodic table with Ti or Mn is considered to exhibit behavior similar to that of Ti and Mn, and may be suitable as a metal to be included in the copper seed layer. Specific examples include Zr, Hf, Sc, Y, V, Nb, Re, Mo, W, and Ta. Furthermore, as other metals, Li, Be, B, Mg, Al, Si, Cr, Ni, Zn, Ga, Ge, Se, Br, Rb, Sr, Ag, In, Sn, Sb, Te, Ba, Au , Ir, Pt, Pb, etc. can be used.

なお、銅シード層膜厚は2nm〜50nm程度が望ましく、銅に含有させる金属の含有率は0.5%〜5%程度が望ましい。   The film thickness of the copper seed layer is desirably about 2 nm to 50 nm, and the content of metal contained in copper is desirably about 0.5% to 5%.

なお、上記実施例では、層間絶縁膜側の第1のバリアメタル層を非晶質、銅配線側の第2のバリアメタル層を多結晶としたが、層間絶縁膜側を多結晶、銅配線側を非晶質としても、適当な水分の透過性及び銅のバリア性が得られるであろう。ただし、銅配線側が多結晶である方が、Cuとの濡れ性が良好なグレイン部が配線凹部内に露出するため、銅配線とバリアメタル層との密着性が良好となり、エレクトロマイグレーション耐性が向上する。   In the above embodiment, the first barrier metal layer on the interlayer insulating film side is amorphous and the second barrier metal layer on the copper wiring side is polycrystalline, but the interlayer insulating film side is polycrystalline and the copper wiring. Even if the side is amorphous, suitable moisture permeability and copper barrier properties will be obtained. However, when the copper wiring side is polycrystalline, the grain part with good wettability with Cu is exposed in the wiring recess, resulting in better adhesion between the copper wiring and the barrier metal layer and improved electromigration resistance. To do.

第1及び第2のバリアメタル層として、上記実施例ではRuを用いたが、その他の金属を用いることもでき、(例えばTaに比べて)低抵抗な金属として、例えばCo(比抵抗6.2×10−6Ω・cm)が挙げられる。 In the above embodiment, Ru is used as the first and second barrier metal layers, but other metals can also be used. For example, Co (specific resistance of 6. 2 × 10 −6 Ω · cm).

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

以上説明した実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
半導体素子の形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上方に、水分を含み、凹部が形成された層間絶縁膜と、
前記凹部の内面上に形成され、非晶質及び多結晶の一方の結晶性を有する第1のバリアメタル層と、
前記第1のバリアメタル層上に形成され、非晶質及び多結晶の他方の結晶性を有する第2のバリアメタル層と、
前記第2のバリアメタル層上に形成された銅配線と、
前記銅配線を覆って前記層間絶縁膜上に形成された銅拡散防止絶縁膜と、
前記銅配線と前記銅拡散防止絶縁膜との界面に形成された金属酸化物層と
を有する半導体装置。
(付記2)
前記第1のバリアメタル層が非晶質、前記第2のバリアメタル層が多結晶の結晶性を有する付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
前記第1のバリアメタル層の厚さが0.5nm〜5nmの範囲にある付記2に記載の半導体装置。
(付記4)
前記第2のバリアメタル層の厚さが3nm〜15nmの範囲にある付記2または3に記載の半導体装置。
(付記5)
前記金属酸化物層は、Ti、Mn、Zr、Hf、Sc、Y、V、Nb、Re、Mo、W、及びTaのうち少なくとも1つの酸化物を含む付記1〜4のいずれか1つに記載の半導体装置。
(付記6)
前記第1及び第2のバリアメタル層は、RuまたはCoを含む付記1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置。
(付記7)
前記層間絶縁膜は、ポーラス構造を含む付記1〜6のいずれか1つに記載の半導体装置。
(付記8)
半導体基板に半導体素子を形成する工程と、
前記半導体基板の上方に、水分を含む層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜に凹部を形成する工程と、
前記凹部の内面上に、非晶質及び多結晶の一方の結晶性を有する第1のバリアメタル層を形成する工程と、
前記第1のバリアメタル層上に、非晶質及び多結晶の他方の結晶性を有する第2のバリアメタル層を形成する工程と、
前記第2のバリアメタル層上に、酸化物を形成する金属を含有する銅により、シード層を形成する工程と、
前記シード層上に、銅層を形成する工程と、
前記銅層を覆って前記層間絶縁膜上に、加熱状態で銅拡散防止絶縁膜を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
(付記9)
前記第1のバリアメタル層を形成する工程は、非晶質の結晶性を有する第1のバリアメタル層を形成し、前記第2のバリアメタル層を形成する工程は、多結晶の結晶性を有する第2のバリアメタル層を形成する付記8に記載の半導体装置の製造方法。
(付記10)
前記シード層を形成する工程において、該シード層中に含有させる前記金属の含有率が0.5%〜5%の範囲にある付記8または9に記載の半導体装置の製造方法。
(付記11)
前記銅拡散防止絶縁膜を形成する工程において、該銅拡散防止絶縁膜の成膜温度が250〜450℃の範囲にある付記8〜10のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
The following additional notes are further disclosed with respect to the embodiment including the examples described above.
(Appendix 1)
A semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed;
An interlayer insulating film containing moisture and having a recess formed above the semiconductor substrate;
A first barrier metal layer formed on the inner surface of the recess and having one of amorphous and polycrystalline properties;
A second barrier metal layer formed on the first barrier metal layer and having the other crystallinity of amorphous and polycrystalline;
A copper wiring formed on the second barrier metal layer;
A copper diffusion prevention insulating film formed on the interlayer insulating film so as to cover the copper wiring;
A semiconductor device having a metal oxide layer formed at an interface between the copper wiring and the copper diffusion prevention insulating film.
(Appendix 2)
The semiconductor device according to appendix 1, wherein the first barrier metal layer is amorphous and the second barrier metal layer is polycrystalline.
(Appendix 3)
The semiconductor device according to appendix 2, wherein the thickness of the first barrier metal layer is in the range of 0.5 nm to 5 nm.
(Appendix 4)
4. The semiconductor device according to appendix 2 or 3, wherein the thickness of the second barrier metal layer is in the range of 3 nm to 15 nm.
(Appendix 5)
The metal oxide layer includes any one of appendices 1 to 4 including at least one oxide of Ti, Mn, Zr, Hf, Sc, Y, V, Nb, Re, Mo, W, and Ta. The semiconductor device described.
(Appendix 6)
The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 5, wherein the first and second barrier metal layers include Ru or Co.
(Appendix 7)
7. The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the interlayer insulating film includes a porous structure.
(Appendix 8)
Forming a semiconductor element on a semiconductor substrate;
Forming an interlayer insulating film containing moisture above the semiconductor substrate;
Forming a recess in the interlayer insulating film;
Forming a first barrier metal layer having one of amorphous and polycrystalline on the inner surface of the recess;
Forming a second barrier metal layer having a crystallinity of the other of amorphous and polycrystalline on the first barrier metal layer;
Forming a seed layer on the second barrier metal layer with copper containing a metal that forms an oxide;
Forming a copper layer on the seed layer;
And a step of forming a copper diffusion prevention insulating film in a heated state on the interlayer insulating film so as to cover the copper layer.
(Appendix 9)
The step of forming the first barrier metal layer includes forming a first barrier metal layer having amorphous crystallinity, and the step of forming the second barrier metal layer includes polycrystalline crystallinity. 9. The method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 8, wherein the second barrier metal layer is formed.
(Appendix 10)
The method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 8 or 9, wherein in the step of forming the seed layer, the content of the metal contained in the seed layer is in the range of 0.5% to 5%.
(Appendix 11)
The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 8 to 10, wherein in the step of forming the copper diffusion prevention insulating film, the deposition temperature of the copper diffusion prevention insulating film is in a range of 250 to 450 ° C.

図1は、本発明の実施例による半導体装置を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図2A〜図2Dは、実施例の半導体装置の銅配線の形成工程を示す断面図である。2A to 2D are cross-sectional views illustrating a process of forming a copper wiring of the semiconductor device of the example. 図2E〜図2Gは、図2A〜図2Dに引き続き、実施例の半導体装置の銅配線の形成工程を示す断面図である。2E to 2G are cross-sectional views illustrating steps of forming the copper wiring of the semiconductor device of the example, following FIGS. 2A to 2D. 図3は、エレクトロマイグレーション試験に用いた試料の配線パターンを示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a wiring pattern of a sample used in the electromigration test.

符号の説明Explanation of symbols

5、12 層間絶縁膜
11、21 エッチングストッパ膜
13 配線溝
14a 第1のバリアメタル層
14b 第2のバリアメタル層
14 バリアメタル層
15a 銅シード層
15b 銅層
15 銅配線
16 金属酸化物層
5, 12 Interlayer insulating films 11, 21 Etching stopper film 13 Wiring groove 14a First barrier metal layer 14b Second barrier metal layer 14 Barrier metal layer 15a Copper seed layer 15b Copper layer 15 Copper wiring 16 Metal oxide layer

Claims (5)

半導体素子の形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上方に、水分を含み、凹部が形成された層間絶縁膜と、
前記凹部の内面上に形成され、非晶質及び多結晶の一方の結晶性を有する第1のバリアメタル層と、
前記第1のバリアメタル層上に形成され、非晶質及び多結晶の他方の結晶性を有する第2のバリアメタル層と、
前記第2のバリアメタル層上に形成された銅配線と、
前記銅配線を覆って前記層間絶縁膜上に形成された銅拡散防止絶縁膜と、
前記銅配線と前記銅拡散防止絶縁膜との界面に形成された金属酸化物層と
を有する半導体装置。
A semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed;
An interlayer insulating film containing moisture and having a recess formed above the semiconductor substrate;
A first barrier metal layer formed on the inner surface of the recess and having one of amorphous and polycrystalline properties;
A second barrier metal layer formed on the first barrier metal layer and having the other crystallinity of amorphous and polycrystalline;
A copper wiring formed on the second barrier metal layer;
A copper diffusion prevention insulating film formed on the interlayer insulating film so as to cover the copper wiring;
A semiconductor device having a metal oxide layer formed at an interface between the copper wiring and the copper diffusion prevention insulating film.
前記第1のバリアメタル層が非晶質、前記第2のバリアメタル層が多結晶の結晶性を有する請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first barrier metal layer is amorphous and the second barrier metal layer is polycrystalline. 3. 半導体基板に半導体素子を形成する工程と、
前記半導体基板の上方に、水分を含む層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜に凹部を形成する工程と、
前記凹部の内面上に、非晶質及び多結晶の一方の結晶性を有する第1のバリアメタル層を形成する工程と、
前記第1のバリアメタル層上に、非晶質及び多結晶の他方の結晶性を有する第2のバリアメタル層を形成する工程と、
前記第2のバリアメタル層上に、酸化物を形成する金属を含有する銅により、シード層を形成する工程と、
前記シード層上に、銅層を形成する工程と、
前記銅層を覆って前記層間絶縁膜上に、加熱状態で銅拡散防止絶縁膜を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
Forming a semiconductor element on a semiconductor substrate;
Forming an interlayer insulating film containing moisture above the semiconductor substrate;
Forming a recess in the interlayer insulating film;
Forming a first barrier metal layer having one of amorphous and polycrystalline on the inner surface of the recess;
Forming a second barrier metal layer having the other crystallinity of amorphous and polycrystalline on the first barrier metal layer;
Forming a seed layer on the second barrier metal layer with copper containing a metal that forms an oxide;
Forming a copper layer on the seed layer;
And a step of forming a copper diffusion prevention insulating film in a heated state on the interlayer insulating film so as to cover the copper layer.
前記シード層を形成する工程において、該シード層中に含有させる前記金属の含有率が0.5%〜5%の範囲にある請求項3に記載の半導体装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein, in the step of forming the seed layer, the content of the metal contained in the seed layer is in a range of 0.5% to 5%. 前記銅拡散防止絶縁膜を形成する工程において、該銅拡散防止絶縁膜の成膜温度が250〜450℃の範囲にある請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein in the step of forming the copper diffusion prevention insulating film, the deposition temperature of the copper diffusion prevention insulating film is in a range of 250 to 450 ° C. 6.
JP2008301384A 2008-11-26 2008-11-26 Semiconductor device and method of manufacturing same Withdrawn JP2010129693A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008301384A JP2010129693A (en) 2008-11-26 2008-11-26 Semiconductor device and method of manufacturing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008301384A JP2010129693A (en) 2008-11-26 2008-11-26 Semiconductor device and method of manufacturing same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010129693A true JP2010129693A (en) 2010-06-10

Family

ID=42329900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008301384A Withdrawn JP2010129693A (en) 2008-11-26 2008-11-26 Semiconductor device and method of manufacturing same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010129693A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130007972A (en) * 2011-07-05 2013-01-21 소니 주식회사 Semiconductor device, fabrication method for a semiconductor device and electronic apparatus
JP2013033900A (en) * 2011-07-05 2013-02-14 Sony Corp Semiconductor device, electronic apparatus, method of fabricating semiconductor device
US9443802B2 (en) 2011-07-05 2016-09-13 Sony Corporation Semiconductor device, fabrication method for a semiconductor device and electronic apparatus

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130007972A (en) * 2011-07-05 2013-01-21 소니 주식회사 Semiconductor device, fabrication method for a semiconductor device and electronic apparatus
JP2013033900A (en) * 2011-07-05 2013-02-14 Sony Corp Semiconductor device, electronic apparatus, method of fabricating semiconductor device
US9443802B2 (en) 2011-07-05 2016-09-13 Sony Corporation Semiconductor device, fabrication method for a semiconductor device and electronic apparatus
US10431621B2 (en) 2011-07-05 2019-10-01 Sony Corporation Semiconductor device, fabrication method for a semiconductor device and electronic apparatus
KR102030852B1 (en) * 2011-07-05 2019-10-10 소니 주식회사 Semiconductor device, fabrication method for a semiconductor device and electronic apparatus
KR20200070189A (en) * 2011-07-05 2020-06-17 소니 주식회사 Semiconductor device, fabrication method for a semiconductor device and electronic apparatus
US10985102B2 (en) 2011-07-05 2021-04-20 Sony Corporation Semiconductor device, fabrication method for a semiconductor device and electronic apparatus
KR102298787B1 (en) 2011-07-05 2021-09-07 소니그룹주식회사 Semiconductor device, fabrication method for a semiconductor device and electronic apparatus
US11569123B2 (en) 2011-07-05 2023-01-31 Sony Corporation Semiconductor device, fabrication method for a semiconductor device and electronic apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4741965B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8044519B2 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
US20080012134A1 (en) Metal interconnection structures and methods of forming the same
JP2007096241A (en) Semiconductor device and method of manufacturing same
JP2007059660A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5127251B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2008153472A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2008047719A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4675258B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP4746829B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2007287816A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP2009141058A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2004235548A (en) Semiconductor device and its fabricating method
US20070080463A1 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
KR100703968B1 (en) Method for fabricating interconnection line in a semiconductor device
KR101088813B1 (en) Metal wiring of semiconductor device and method for forming the same
US8008774B2 (en) Multi-layer metal wiring of semiconductor device preventing mutual metal diffusion between metal wirings and method for forming the same
US7531902B2 (en) Multi-layered metal line of semiconductor device having excellent diffusion barrier and method for forming the same
JP2010177538A (en) Production process of semiconductor device
JP2010129693A (en) Semiconductor device and method of manufacturing same
JP2008294211A (en) Semiconductor device, and manufacturing method thereof
US20090001577A1 (en) Metal line of semiconductor device with a triple layer diffusion barrier and method for forming the same
JP2006253666A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2006196642A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP5190415B2 (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20120207