JP4080972B2 - 銅配線用のアモルファス・バリア層を有する半導体デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

銅配線用のアモルファス・バリア層を有する半導体デバイスおよびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4080972B2
JP4080972B2 JP2003285435A JP2003285435A JP4080972B2 JP 4080972 B2 JP4080972 B2 JP 4080972B2 JP 2003285435 A JP2003285435 A JP 2003285435A JP 2003285435 A JP2003285435 A JP 2003285435A JP 4080972 B2 JP4080972 B2 JP 4080972B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
barrier layer
insulator
groups
semiconductor device
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003285435A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2004072111A (ja
Inventor
フェン・チェン
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.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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 International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JP2004072111A publication Critical patent/JP2004072111A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4080972B2 publication Critical patent/JP4080972B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
    • H01L21/76846Layer combinations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76871Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers
    • H01L21/76873Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers for electroplating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204Conductive materials
    • H01L23/53209Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53228Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being copper
    • H01L23/53238Additional layers associated with copper layers, e.g. adhesion, barrier, cladding layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/12Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204Optical Diode
    • H01L2924/12044OLED

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

本発明は、一般に、半導体デバイスおよびその製造方法に関する。より詳細には、アモルファス金属ガラスのバリア層上に形成された銅配線を特徴とする半導体デバイスおよびその製造方法に関する。
より高速な半導体デバイスを提供するために、当技術分野では、比抵抗が小さい導電材料、および低誘電率(low-k)すなわち誘電率が約4未満の絶縁体を使用することが必要となっている。たとえば、いまや銅は、アルミニウムと比べて比抵抗が小さくかつエレクトロ・マイグレーション耐性が良好なので、導電材料の一般の選択肢となりつつある。さらに、二酸化シリコンまたはドープした二酸化シリコン、たとえば誘電率が4よりも大きいホウリンケイ酸ガラス(BPSG)の代替手段として、低誘電率(k<4)の絶縁材料が研究されている。たとえば、米国特許第5,563,105号に、誘電率が3.5〜3.7のFSG(フッ素をドープしたケイ酸塩ガラス)が記載されている。また、約2.7というより一層低い誘電率を有する絶縁体用の有機材料も開発されている。たとえば、米国特許第5,965,679号を参照されたい。
銅配線では、一般に、パターン付き絶縁体表面全体の上に銅を堆積させて開口すなわちトレンチおよびバイアを充填し、その後たとえば化学機械研磨を使用して平坦化を行うダマシン・プロセスを使用する。この堆積を電気めっきで行うとき、めっきベースまたはシード層の堆積を、銅の堆積ならびにその他の層たとえば耐熱性金属または耐熱性窒化金属の堆積より先に行って、接着性を向上させかつ絶縁体内への銅の拡散を防ぐ。こうしたバリア層の厚さは微細加工の要件を満たすために薄くする必要があるので、バリア層を貫通して低誘電率の絶縁体内に銅が拡散することが問題となる。
特に、バックエンドの配線プロセスでの温度すなわち450℃未満では、酸化物または有機絶縁体への銅の熱拡散は大きくない。しかし、電場および水分の存在下では、最初に陽極で銅原子が化学的にイオン化され、次いで、プラスの銅イオンが低誘電率の絶縁体を貫通して陰極まで急速に移動する(いわゆるエレクトロ・ケミカル・マイグレーション)恐れがあり、信頼性の問題を引き起こす。さらに、たとえば米国特許第5,965,679号に記載されているような有機絶縁体からのベンゼンのガス放出が、高温で、プラスの銅イオンを静電気的に引きつける恐れがある。従来型のバリア層は多結晶の性質をもっているので、こうした層には常に、いくらかの結晶欠陥、たとえば格子欠陥、結晶粒界、および偏析がある。これらの欠陥、特に結晶粒界は、エレクトロ・ケミカル・マイグレーションの間、銅の高速な拡散経路として働くことがある。従来型のバリア層を貫通して低誘電率の絶縁体に銅が拡散すると、電子の漏れが増加し、誘電率が大きくなり、早期の経時絶縁破壊が起きる。
米国特許第5,563,105号 米国特許第5,965,679号 H.Toyoda他、「Improvement in theElectromigration Lifetime Using Hyper-Textured Aluminum Formed on AmorphousTantalum-Aluminum Underlayer」、International Reliability Physics SymposiumProceedings (1994)、178〜184頁
したがって、当業界では、低誘電率の絶縁体を有する銅ダマシン構造用の改善されたバリア層、およびそれに伴うこのような構造を製作する方法が必要とされている。
こうした背景のもとで、本発明では、銅の導電層および低誘電率の有機絶縁体とともに使用されるアモルファス金属ガラスを含むバリア層を導入する。一般に、バリア層は、低誘電率の有機絶縁体への銅の拡散を防止するための主たる障壁として働く。さらに、使用に際して、バリア層は比較的薄く、そのためバックエンドの配線プロセスにおいて、比抵抗が低いという銅の性質を有益に利用することができる。また、バリア層のアモルファスな性質により、切れ目なく高度にテクスチャ化された銅のシード層が十分に形成され、電気めっきによって開口中に銅を堆積させるとき、銅が低誘電率の有機絶縁体に十分に接着される。
本発明によれば、絶縁体内の開口中に導電層を備える半導体デバイスが提供される。この導電層は銅を含み、絶縁体は低誘電率の有機材料を含む。また、この導電層は、アモルファス金属ガラスを含むバリア層上に形成される。
さらに、本発明によれば、絶縁体内の開口中の導電層と、導電層と絶縁体の間に配設され、約69%〜約75%のタンタルを含むアモルファス・タンタルアルミニウムを含むバリア層とを備え、導電層が銅を含み、絶縁体が、2個以上のシクロペンタジエノン基を含む1種または複数種の多官能性化合物と、2個以上の芳香族アセチレン基を含む少なくとも1種の多官能性化合物との反応生成物を含み、少なくとも1種の前記多官能性化合物がアセチレン基およびシクロペンタジエノン基からなる群から選択した3個以上の基を含む、オリゴマー、非硬化ポリマー、または硬化ポリマーを含む、半導体デバイスが提供される。このアモルファス・タンタルアルミニウム合金は、構造上均質であり結晶欠陥がないという理想的な障壁特性を有する。その物理的および電気的な特性は、プロセス条件および組成を変更することによって調整することもできる。
さらに、本発明によれば、低誘電率の有機材料を含む絶縁体中に開口を形成するステップと、その開口中にアモルファス金属ガラスを含むバリア層を形成するステップと、そのバリア層上に銅を含む導電層を形成するステップとを含む半導体デバイスを製作する方法が提供される。
本発明の上記その他の特徴および利点は、本発明の実施形態についての以下のより詳細な説明から明らかであろう。
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図で、同じ番号は同じ要素を示す。
図面を参照すると、図1に半導体構造1が示されている。この例では、構造1は、一般にシリコン、ガリウムヒ素などの半導体基板2を備えるダマシン構造であり、その上にコンデンサやトランジスタなどのデバイスが形成され、その上に絶縁体3を設ける。このダマシン構造の例では、従来方式のバックエンド・プロセスの配線技術を用いて、構造1の絶縁体3中に開口4を形成する。別の代替方法として、当業者にはよく知られているように、構造1はデュアル・ダマシン構造からなってもよく、開口4は絶縁体3中に形成されたトレンチおよびバイアを含む。
本発明によれば、絶縁体3は低誘電率の有機材料である。好ましい実施形態では、この低誘電率の有機材料は、2個以上のシクロペンタジエノン基を含む1種または複数種の多官能性化合物と、2個以上の芳香族アセチレン基を含む少なくとも1種の多官能性化合物との反応生成物を含み、少なくとも1種の前記多官能性化合物がアセチレン基およびシクロペンタジエノン基からなる群から選択した3個以上の基を含む、オリゴマー、非硬化ポリマー、または硬化ポリマーである。
有利には、こうした材料により、ギャップを充填しパターン付き表面を平坦化することができ、硬化後は、比較的高い熱安定性、高いガラス遷移温度、および低い誘電率が得られる。こうした特定の材料に関する追加の詳細ならびにその準備および使用法に関する詳細が米国特許第5,965,679号に出ている。絶縁体3として使用することができる他の低誘電率の有機材料は、当業者には周知のものである。
絶縁体3はスピン・コーティングによって塗布することが好ましいが、ディップ・コーティング、スプレー・コーティング、押出しコーティングなどを適切に用いることもできる。一般に、絶縁体3は、厚さ約1,500〜約5,000オングストローム、より一般には、厚さ約2,000〜約3,500オングストロームである。
次に、バリア層5を、絶縁体3の上、開口4中に形成する。本発明によれば、バリア層5は、構造上均質で結晶欠陥がないという性質のアモルファス金属ガラスを含む。さらに、バリア層は1つまたは複数の追加の層を含むこともできるが、以下により詳細に説明するように、本発明のいくつかの実施形態では、他に層を追加することなく、1つまたは複数のタンタルアルミニウム層を適切に使用することができる。図1に示す実施形態を参照すると、最初に、絶縁体3の上にアモルファス・タンタルアルミニウム層6が形成される。
タンタルアルミニウム層6は比較的薄いことが好ましく、厚さ約50〜約300オングストローム、より好ましくは約100〜約200オングストロームで堆積させる。層6は、直流マグネトロン・スパッタリングによって、超高真空チャンバ内で毎分50ナノメートルの堆積速度で堆積させることが好ましいが、他の条件および技術も当業者には明らかであろう。アモルファス・タンタルアルミニウムの準備に関する追加の記載が、たとえば、H.Toyoda他、「Improvement in the Electromigration Lifetime UsingHyper-Textured Aluminum Formed on Amorphous Tantalum-Aluminum Underlayer」、InternationalReliability Physics Symposium Proceedings (1994)、178〜184頁に出ている。アモルファス・タンタルアルミニウム層6は、約69%〜約75%の範囲のタンタルを含むことが好ましい。
バリア層に他の導電層、好ましくは耐熱性金属または耐熱性金属化合物を含めることもできる。再度、図1を参照すると、タンタルアルミニウム層6の上に、一般に厚さ約100〜約200オングストロームの窒化チタン層7を堆積させる。次に、この窒化チタン層7の上に、タンタル層8を堆積させる。一般に、タンタル層8の厚さは、約200〜約400オングストロームである。窒化チタン層7およびタンタル層8を堆積させる際、化学気相成長法、プラズマ気相成長法、スパッタリングなどの従来技術を適切に用いることができる。
次に、バリア層5上に銅を含む導電層9を形成する。導電層9の銅の含有量は、比較的高く、一般に少なくとも50%、好ましくは約65%より高く、そのため、導電層9の比抵抗が比較的低いことに留意されたい。一般に、ほぼ純粋な銅が好ましいが、たとえば腐食に対する耐性を向上させるために、銅に少量の他の材料が含まれてもよい。本発明の代替実施形態によれば、使用できる他の材料には、たとえば金、銀、ニッケルなどが含まれる。
電気めっきによって導電層9を堆積させることが好ましいが、当業者には明らかなように、他の技術たとえば無電解めっきを用いることもできる。図1の実施形態によれば、スパッタ堆積法、または化学気相成長法、物理気相成長法などその他の類似の技術を使用して、バリア層5の上にめっきベースまたはシード層を堆積させる。この実施形態では、シード層は銅であるが、使用するめっき技術の形態に応じて、他の材料、たとえばタングステン、チタン、タンタルなどを使用することもできる。次いで、電解めっき技術を使用して、開口4中に導電層9を堆積させる。具体的には、電気めっき溶液容器中に構造1を入れ、外部電流を印加し、シード層上に導電材料9を成長させる。この例では、シード層および導電材料9はともに銅なので、導電材料9がシード層上で成長する際、シード層と導電材料9の間の境界はなくなる。構造1を導電材料9で充填した後、化学機械研磨その他の適切な技術を使用して表面を平坦化する。
図2に、異なる組合せの複数の層を使用したバリア層5の代替実施形態を示す。この実施形態によれば、バリア層5は、最初に、窒化タンタル層10を堆積させ、その後タンタルアルミニウムのアモルファス層6を堆積させ、次いで、タンタル層8を堆積させることによって形成する。
特定の理論に拘泥するものではないが、銅配線にアモルファス・タンタルアルミニウムなどアモルファス金属ガラスを含むバリア層を使用することによって、いくつかの重要な利点が得られると考えられる。第1に、タンタルアルミニウムはアモルファス状であり、結晶粒がなく、そのため銅の結晶粒界拡散経路が遮断される。第2に、アモルファス・タンタルアルミニウムにより、その上に堆積させる他の層、たとえば他のバリア層、および他の導電材料層のテクスチャが改善する。アモルファス・タンタルアルミニウムは、たとえば窒化チタンおよびチタンと比べて比較的表面エネルギーが大きいので、小さなぬれ角でより層状の成長が生じる。さらに、膜成長の間、特定の結晶格子整合拘束がないので、アモルファス状態では低い界面エネルギーを有する。そのため、その後形成される材料により、より安定でより緊密に充填された構造が形成され、より良好なテクスチャ付きの膜およびエレクトロ・マイグレーション耐性が得られる。
上記に概略を述べた特定の実施形態に即して本発明を説明してきたが、当業者には多くの代替形態、改変形態および変形形態が明らかであることは明白である。たとえば、本発明は、デュアル・ダマシン構造など様々な特徴を有する半導体構造とともに使用することができ、シングル・ダマシン構造との使用に限定されるものではない。バリア層は、アモルファス・タンタルアルミニウム層に加えて、耐熱性金属または耐熱性金属化合物、たとえばTa、TaN、Ti、TiN、WN、MoN、WSiN、WSi、Nb、NbN、Cr、CrN、TaC、TaCeO、TaSiN、またはTiSiNなどからなる1つまたは複数の追加の層を含むこともできることを理解されたい。また、構造上均質で結晶欠陥がないという性質をもつ他のアモルファス金属ガラス、たとえばジルコニウム・ベース(たとえばZrCuAl)およびパラジウム・ベース(たとえばPdCuSi)の金属ガラスが、バリア層への利用に適するはずであることも理解されたい。したがって、上記の本発明の実施形態は、例示するためのものであり限定するためのものではない。添付の特許請求の範囲で定義する本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることができる。
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
(1)絶縁体内の開口中に導電層を備える半導体デバイスであって、前記導電層が銅を含み、前記絶縁体が低誘電率の有機材料を含み、さらに前記導電層がアモルファス金属ガラスを含むバリア層上に形成される半導体デバイス。
(2)前記バリア層が耐熱性金属またはその化合物をさらに含む、上記(1)に記載の半導体デバイス。
(3)前記バリア層が、Ta、TaN、Ti、TiN、WN、MoN、WSiN、WSi、Nb、NbN、Cr、CrN、TaC、TaCeO、TaSiN、もしくはTiSiN、またはそれらの混合物をさらに含む、上記(2)に記載の半導体デバイス。
(4)前記絶縁体が、2個以上のシクロペンタジエノン基を含む1種または複数種の多官能性化合物と、2個以上の芳香族アセチレン基を含む少なくとも1種の多官能性化合物との反応生成物を含み、少なくとも1種の前記多官能性化合物がアセチレン基およびシクロペンタジエノン基からなる群から選択した3個以上の基を含む、オリゴマー、非硬化ポリマー、または硬化ポリマーを含む、上記(1)に記載の半導体デバイス。
(5)前記アモルファス金属ガラスがアモルファス・タンタルアルミニウムである、上記(1)に記載の半導体デバイス。
(6)前記アモルファス・タンタルアルミニウムが約69%〜約75%の範囲のタンタルを含む、上記(5)に記載の半導体デバイス。
(7)絶縁体内の開口中の導電層であって、
銅を含み、
前記絶縁体が、2個以上のシクロペンタジエノン基を含む1種または複数種の多官能性化合物と、2個以上の芳香族アセチレン基を含む少なくとも1種の多官能性化合物との反応生成物を含み、少なくとも1種の前記多官能性化合物がアセチレン基およびシクロペンタジエノン基からなる群から選択した3個以上の基を含む、オリゴマー、非硬化ポリマー、または硬化ポリマーを含む、導電層と、
前記導電層と前記絶縁体の間に配設され、約69%〜約75%のタンタルを含むアモルファス・タンタルアルミニウムを含むバリア層とを備える、半導体デバイス。
(8)前記バリア層が、Ta、TaN、Ti、TiN、WN、MoN、WSiN、WSi、Nb、NbN、Cr、CrN、TaC、TaCeO、TaSiN、もしくはTiSiN、またはそれらの混合物をさらに含む、上記(7)に記載の半導体デバイス。
(9)前記バリア層が、アモルファス・タンタルアルミニウム、窒化チタンおよびタンタル、または、窒化タンタル、アモルファス・タンタルアルミニウムおよびタンタルを含む、上記(8)に記載の半導体デバイス。
(10)低誘電率の有機材料を含む絶縁体中に開口を形成するステップと、
前記開口中に、アモルファス金属ガラスを含むバリア層を形成するステップと、
前記バリア層上に、銅を含む導電層を形成するステップとを含む、半導体デバイスを製作する方法。
(11)前記バリア層上にシード層を形成するステップをさらに含む、上記(10)に記載の方法。
(12)前記シード層上で電気めっきを行うことによって前記導電層を形成する、上記(11)に記載の方法。
(13)前記バリア層が耐熱性金属またはその化合物をさらに含む、上記(12)に記載の方法。
(14)前記アモルファス金属ガラスがアモルファス・タンタルアルミニウムである、上記(13)に記載の方法。
(15)前記アモルファス・タンタルアルミニウムが約69%〜約75%の範囲のタンタルを含む、上記(14)に記載の方法。
(16)前記絶縁体が、2個以上のシクロペンタジエノン基を含む1種または複数種の多官能性化合物と、2個以上の芳香族アセチレン基を含む少なくとも1種の多官能性化合物との反応生成物を含み、少なくとも1種の前記多官能性化合物がアセチレン基およびシクロペンタジエノン基からなる群から選択した3個以上の基を含む、オリゴマー、非硬化ポリマー、または硬化ポリマーを含む、上記(15)に記載の方法。
(17)前記バリア層が、アモルファス・タンタルアルミニウム、窒化チタンおよびタンタル、または、窒化タンタル、アモルファス・タンタルアルミニウムおよびタンタルを含む、上記(16)に記載の方法。
本発明の半導体デバイスを示す概略断面図である。 本発明の半導体デバイスを示す概略断面図である。
符号の説明
1 半導体構造
2 半導体基板
3 絶縁体
4 開口
5 バリア層
6 アモルファス・タンタルアルミニウム層
7 窒化チタン層
8 タンタル層
9 導電層
10 窒化タンタル層

Claims (2)

  1. 絶縁体内の開口中に導電層を備える半導体デバイスであって、
    前記導電層が銅を含み、
    前記絶縁体が低誘電率の有機材料を含み、前記有機材料が、2個以上のシクロペンタジエノン基を含む1種または複数種の多官能性化合物と、2個以上の芳香族アセチレン基を含む少なくとも1種の多官能性化合物との反応生成物を含み、少なくとも1種の前記多官能性化合物が、アセチレン基およびシクロペンタジエノン基からなる群から選択した3個以上の基を含み、
    バリア層が前記導電層と前記絶縁体の間に形成され、前記バリア層が、アモルファス・タンタルアルミニウムを含み、さらに、Ta、TaN、Ti、TiN、WN、MoN、WSiN、WSi、Nb、NbN、Cr、CrN、TaC、TaCeO、TaSiN、もしくはTiSiN、またはそれらの混合物からなる追加の層を含む、
    前記半導体デバイス。
  2. 低誘電率の有機材料を含む絶縁体中に開口を形成するステップであって、前記有機材料が、2個以上のシクロペンタジエノン基を含む1種または複数種の多官能性化合物と、2個以上の芳香族アセチレン基を含む少なくとも1種の多官能性化合物との反応生成物を含み、少なくとも1種の前記多官能性化合物が、アセチレン基およびシクロペンタジエノン基からなる群から選択した3個以上の基を含む、前記開口を形成するステップと、
    前記開口中に、アモルファス・タンタルアルミニウムを含むバリア層を形成するステップであって、前記バリア層が、さらに、Ta、TaN、Ti、TiN、WN、MoN、WSiN、WSi、Nb、NbN、Cr、CrN、TaC、TaCeO、TaSiN、もしくはTiSiN、またはそれらの混合物からなる追加の層を含む、前記バリア層を形成するステップと、
    前記バリア層上にシード層を形成するステップと、
    前記シード層上に電気めっきで銅を含む導電層を形成するステップと、
    を含む、半導体デバイスを製作する方法。
JP2003285435A 2002-08-08 2003-08-01 銅配線用のアモルファス・バリア層を有する半導体デバイスおよびその製造方法 Expired - Fee Related JP4080972B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/215,121 US6800938B2 (en) 2002-08-08 2002-08-08 Semiconductor device having amorphous barrier layer for copper metallurgy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004072111A JP2004072111A (ja) 2004-03-04
JP4080972B2 true JP4080972B2 (ja) 2008-04-23

Family

ID=31494807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003285435A Expired - Fee Related JP4080972B2 (ja) 2002-08-08 2003-08-01 銅配線用のアモルファス・バリア層を有する半導体デバイスおよびその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6800938B2 (ja)
JP (1) JP4080972B2 (ja)
KR (1) KR100544545B1 (ja)
TW (1) TWI246190B (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4005805B2 (ja) * 2001-12-17 2007-11-14 株式会社東芝 半導体装置
US20050070097A1 (en) * 2003-09-29 2005-03-31 International Business Machines Corporation Atomic laminates for diffusion barrier applications
US6849541B1 (en) * 2003-12-19 2005-02-01 United Microelectronics Corp. Method of fabricating a dual damascene copper wire
US7323805B2 (en) * 2004-01-28 2008-01-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Piezoelectric thin film device and method for manufacturing the same
JP2005347510A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
US20090022958A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Plombon John J Amorphous metal-metalloid alloy barrier layer for ic devices
US8736057B2 (en) 2007-12-17 2014-05-27 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Substrate and manufacturing method therefor
KR101186714B1 (ko) * 2007-12-17 2012-09-27 닛코킨조쿠 가부시키가이샤 기판, 및 그 제조방법
CN101911257B (zh) 2008-01-23 2012-03-07 日矿金属株式会社 在阻挡层上具有钌电镀层的ulsi微细配线构件
KR20090097362A (ko) * 2008-03-11 2009-09-16 삼성전자주식회사 저항 메모리 소자 및 그 형성 방법
US20140273436A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Globalfoundries Inc. Methods of forming barrier layers for conductive copper structures
TWI581470B (zh) * 2016-03-11 2017-05-01 國立臺灣科技大學 熱電結構
KR102159098B1 (ko) 2018-07-03 2020-09-23 주식회사 렉소엔지니어링 슬러지 자동인발 시스템 및 그의 운전 방법
US20210091009A1 (en) * 2019-09-23 2021-03-25 Micron Technology, Inc. Integrated Assemblies Having Barrier Material Between Silicon-Containing Material and Another Material Reactive with Silicon

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5372974A (en) * 1993-03-19 1994-12-13 Micron Semiconductor, Inc. Approach to avoid buckling in BPSG by using an intermediate barrier layer
US6090701A (en) * 1994-06-21 2000-07-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for production of semiconductor device
US5714418A (en) * 1995-11-08 1998-02-03 Intel Corporation Diffusion barrier for electrical interconnects in an integrated circuit
JPH1064907A (ja) * 1996-08-13 1998-03-06 Toshiba Corp 電気的固体装置及びその製造方法
JP2882380B2 (ja) * 1996-09-05 1999-04-12 日本電気株式会社 半導体装置及びその製造方法
US5965679A (en) * 1996-09-10 1999-10-12 The Dow Chemical Company Polyphenylene oligomers and polymers
JP3353874B2 (ja) * 1996-09-24 2002-12-03 シャープ株式会社 半導体装置及びその製造方法
US6130161A (en) * 1997-05-30 2000-10-10 International Business Machines Corporation Method of forming copper interconnections with enhanced electromigration resistance and reduced defect sensitivity
US5882738A (en) * 1997-12-19 1999-03-16 Advanced Micro Devices, Inc. Apparatus and method to improve electromigration performance by use of amorphous barrier layer
US6291334B1 (en) * 1997-12-19 2001-09-18 Applied Materials, Inc. Etch stop layer for dual damascene process
US6320213B1 (en) * 1997-12-19 2001-11-20 Advanced Technology Materials, Inc. Diffusion barriers between noble metal electrodes and metallization layers, and integrated circuit and semiconductor devices comprising same
US6103625A (en) * 1997-12-31 2000-08-15 Intel Corporation Use of a polish stop layer in the formation of metal structures
US6461675B2 (en) 1998-07-10 2002-10-08 Cvc Products, Inc. Method for forming a copper film on a substrate
JP2000049116A (ja) * 1998-07-30 2000-02-18 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
US6265257B1 (en) * 1999-10-01 2001-07-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method of making a barrier layer to protect programmable antifuse structure from damage during fabrication sequence
JP3979791B2 (ja) * 2000-03-08 2007-09-19 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置およびその製造方法
US6583043B2 (en) * 2001-07-27 2003-06-24 Motorola, Inc. Dielectric between metal structures and method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
TWI246190B (en) 2005-12-21
KR20040014217A (ko) 2004-02-14
JP2004072111A (ja) 2004-03-04
KR100544545B1 (ko) 2006-01-24
TW200411921A (en) 2004-07-01
US6800938B2 (en) 2004-10-05
US20040026119A1 (en) 2004-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6436825B1 (en) Method of copper barrier layer formation
US7205666B2 (en) Interconnections having double capping layer and method for forming the same
US6261951B1 (en) Plasma treatment to enhance inorganic dielectric adhesion to copper
US9112004B2 (en) Barrier layer for copper interconnect
US6656841B1 (en) Method of forming multi layer conductive line in semiconductor device
JP4080972B2 (ja) 銅配線用のアモルファス・バリア層を有する半導体デバイスおよびその製造方法
JP4965091B2 (ja) 導電性材料、半導体構造及び導電性材料を製造する方法
JP2001102382A (ja) チップ配線アプリケーションのための段階的な組成の拡散障壁
JP2002289690A (ja) 集積回路および集積回路を製造する方法
JPH1098011A (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR20090093985A (ko) 전기도금에 의한 콘택 로듐 구조물의 제조 및 전기도금 조성물
US20090230555A1 (en) Tungsten liner for aluminum-based electromigration resistant interconnect structure
WO2012010479A1 (en) Method and structure to improve the conductivity of narrow copper filled vias
EP4315443A1 (en) Phase change memory
US20040152295A1 (en) Sacrificial metal liner for copper
US20020025671A1 (en) Method of manufacturing a metal line in a semiconductor device
US20040150103A1 (en) Sacrificial Metal Liner For Copper
US6528415B2 (en) Method of forming a metal line in a semiconductor device
US10818838B1 (en) Phase change memory
Mosig et al. Integration of porous ultra low-k dielectric with CVD barriers
JP2004031497A (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR100687864B1 (ko) 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법
JPH11340227A (ja) 半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050803

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070424

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070723

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070918

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080207

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees