JP4370206B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置及び半導体装置の製造方法について、図1、図2及び図3(a)〜(c)を参照しながら説明する。
以下、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置及び半導体装置の製造方法について、図4、図5及び図6(a)〜(c)を参照しながら説明する。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態と共通する部分は同様であるので、その説明は繰り返さないことにして、以下では、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
以下、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置及び半導体装置の製造方法について、図7、図8及び図9(a)〜(c)を参照しながら説明する。なお、第3の実施形態では、第1の実施形態と共通する部分は同様であるので、その説明は繰り返さないことにして、以下では、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
以下、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置及び半導体装置の製造方法について、図10、図11及び図12(a)〜(c)を参照しながら説明する。なお、第4の実施形態では、第3の実施形態と共通する部分は同様であるので、その説明は繰り返さないことにして、以下では、第3の実施形態と異なる点を中心に説明する。
以下、本発明の第5の実施形態に係る半導体装置及び半導体装置の製造方法について、図13、図14及び図15(a)〜(c)を参照しながら説明する。なお、第5の実施形態では、第1の実施形態と共通する部分は同様であるので、その説明は繰り返さないことにして、以下では、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
2 第1の絶縁膜
3 第1のバリアメタル膜
4 第1の銅配線
5 拡散防止膜
6 第2の絶縁膜
7 第3の絶縁膜
8 第4の絶縁膜
10a ビアホール
10b 配線溝
10c 凹部
11 金属酸化物膜
12a、12b、12d 遷移層
13 金属膜
14 第2の銅配線
A1、A2、A3、A4、A5 第2のバリアメタル膜
101 シリコン基板
102 第1の絶縁膜
103 第1のバリアメタル膜
104 第1の配線
105 拡散防止膜
106 第2の絶縁膜
107 第3の絶縁膜
108 第4の絶縁膜
110a ビアホール
110b 配線溝
110c 凹部
111 第2のバリアメタル膜
112 第3のバリアメタル膜
113 銅シード層
114 銅膜
115a ビア
115b 第2の配線
Claims (14)
- 基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜中に形成された埋め込み配線と、前記絶縁膜と前記埋め込み配線との間に形成されたバリアメタル膜とを有する半導体装置において、
前記バリアメタル膜は、前記絶縁膜が存在している側から前記埋め込み配線が存在している側へ向かって順に積層されている金属酸化物膜、遷移層及び金属膜よりなり、
前記遷移層は、前記金属酸化物膜の組成と前記金属膜の組成とのほぼ中間的な組成を有する単一の原子層よりなることを特徴とする半導体装置。 - 基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜中に形成された埋め込み配線と、前記絶縁膜と前記埋め込み配線との間に形成されたバリアメタル膜とを有する半導体装置において、
前記バリアメタル膜は、前記絶縁膜が存在している側から前記埋め込み配線が存在している側へ向かって順に積層されている金属酸化物膜、遷移層及び金属膜よりなり、
前記遷移層は、前記金属酸化物膜の組成と前記金属膜の組成とのほぼ中間的な組成を有する複数の原子層よりなることを特徴とする半導体装置。 - 基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜中に形成された埋め込み配線と、前記絶縁膜と前記埋め込み配線との間に形成されたバリアメタル膜とを有する半導体装置において、
前記バリアメタル膜は、前記絶縁膜が存在している側から前記埋め込み配線が存在している側へ向かって順に積層されている遷移層及び金属膜よりなり、
前記遷移層は、前記金属膜を構成する金属及び金属酸化物よりなると共に、前記金属酸化物の組成と前記金属膜の組成とのほぼ中間的な組成を有する単一の原子層よりなることを特徴とする半導体装置。 - 基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜中に形成された埋め込み配線と、前記絶縁膜と前記埋め込み配線との間に形成されたバリアメタル膜とを有する半導体装置において、
前記バリアメタル膜は、前記絶縁膜が存在している側から前記埋め込み配線が存在している側へ向かって順に積層されている遷移層及び金属膜よりなり、
前記遷移層は、前記金属膜を構成する金属及び金属酸化物よりなると共に、前記金属酸化物の組成と前記金属膜の組成とのほぼ中間的な組成を有する複数の原子層よりなることを特徴とする半導体装置。 - 金属酸化物膜又は金属酸化物を構成する金属と金属膜を構成する金属とは、互いに異なる種類の元素であることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の半導体装置。
- 金属酸化物膜又は金属酸化物を構成する金属と金属膜を構成する金属とは、互いに同一種類の元素であることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記金属膜を構成する金属は、チタニウム(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、ニオビウム(Nb)、タングステン(W)、バナジウム(V)、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、オスミニウム(Os)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、又はプラチナ(Pt)であることを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか1項に記載の半導体装置。
- 基板上の絶縁膜に凹部を形成する工程と、
前記凹部の壁面に沿うように、金属酸化物膜、遷移層、及び金属膜がこの順に積層されてなるバリアメタル膜を形成する工程と、
前記凹部を埋め込むように、前記バリアメタル膜の上に埋め込み配線を形成する工程とを備え、
前記バリアメタル膜を形成する工程は、
原子層成長法によって1サイクル分の成長を行なうことにより、前記金属酸化物膜の組成と前記金属膜の組成とのほぼ中間的な組成を有する単一の原子層よりなる前記遷移層を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板上の絶縁膜に凹部を形成する工程と、
前記凹部の壁面に沿うように、金属酸化物膜、遷移層、及び金属膜がこの順に積層されてなるバリアメタル膜を形成する工程と、
前記凹部を埋め込むように、前記バリアメタル膜の上に埋め込み配線を形成する工程とを備え、
前記バリアメタル膜を形成する工程は、
原子層成長法によって複数サイクル分の成長を行なうことにより、前記金属酸化物膜の組成と前記金属膜の組成とのほぼ中間的な組成を有する複数の原子層よりなる前記遷移層を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板上の絶縁膜に凹部を形成する工程と、
前記凹部の壁面に沿うように、遷移層及び金属膜がこの順に積層されてなるバリアメタル膜を形成する工程と、
前記凹部を埋め込むように、前記バリアメタル膜の上に埋め込み配線を形成する工程とを備え、
前記バリアメタル膜を形成する工程は、
原子層成長法によって1サイクル分の成長を行なうことにより、前記金属膜を構成する金属及び金属酸化物よりなると共に、前記金属酸化物の組成と前記金属膜の組成とのほぼ中間的な組成を有する単一の原子層よりなる前記遷移層を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板上の絶縁膜に凹部を形成する工程と、
前記凹部の壁面に沿うように、遷移層及び金属膜がこの順に積層されてなるバリアメタル膜を形成する工程と、
前記凹部を埋め込むように、前記バリアメタル膜の上に埋め込み配線を形成する工程とを備え、
前記バリアメタル膜を形成する工程は、
原子層成長法によって複数サイクル分の成長を行なうことにより、前記金属膜を構成する金属及び金属酸化物よりなると共に、前記金属酸化物の組成と前記金属膜の組成とのほぼ中間的な組成を有する複数の原子層よりなる前記遷移層を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記金属酸化物膜又は前記金属酸化物を構成する金属と前記金属膜を構成する金属とは、互いに異なる種類の元素であることを特徴する請求項8〜11のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記金属酸化物膜又は前記金属酸化物を構成する金属と前記金属膜を構成する金属とは、互いに同一種類の元素であることを特徴する請求項8〜11のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記金属膜を構成する金属は、チタニウム(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、ニオビウム(Nb)、タングステン(W)、バナジウム(V)、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、オスミニウム(Os)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、又はプラチナ(Pt)であることを特徴とする請求項8〜13のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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