JP5060037B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
65nmノード世代以降の半導体装置においては、微細化および高速化に伴い、銅(Cu)配線の採用とともに、層間絶縁膜に多孔質構造を有する絶縁膜を用いる検討が活発化している。
特許文献1には、バリアメタルやCu等の配線材料が層間絶縁膜へ拡散するのを防ぐ半導体装置の製造方法が開示されている。当該製造方法は、絶縁性の材料からなる薄膜を形成する工程と、薄膜に孔を開口する工程と、薄膜を希ガスのプラズマの雰囲気にさらす工程と、孔に導電性材料を堆積する工程とを含む。これにより、バリアメタルや配線材料の層間絶縁膜への確実かつ容易に防ぐことができると記載されている。
特許文献2には、金属触媒を用いた置換めっき法により、銅配線の表面にコバルトを含む層を形成する技術が開示されている。
特許文献3には、デュアルダマシン構造のような半導体の相互接続構造内に存在する銅配線または銅バリアに対する無機バリア膜の接着性を増大するために、H、N、NH、および希ガス、ならびにこれらの混合物から選択される還元プラズマ処理工程を用いる技術が開示されている。
特開2005−79116号公報 特開2002−43315号公報 特開2000−200832号公報
ところで、本発明者等は、多孔質の層間絶縁膜に形成された銅配線の表面にめっき液を用いて選択的に金属膜を形成しようとすると、めっき液が多孔質の層間絶縁膜表面から内部に染み込んでしまうという課題を見出した。
図11は、層間絶縁膜として多孔質絶縁膜(SiOC膜)を用い、多孔質絶縁膜表面が露出した状態で、選択めっき法によりキャップメタル膜を形成した後の半導体装置のTEM(Transmission Electron Microscope:透過型電子顕微鏡)断面図である。
ここでは、下地絶縁膜226上にエッチングストッパ膜225および多孔質絶縁膜222が設けられている。下地絶縁膜226はSiOC膜、エッチングストッパ膜225はSiCN膜、多孔質絶縁膜222はSiOC膜により構成される。多孔質絶縁膜222には、バリアメタル膜224および銅膜221が形成されている。銅膜表面には、キャップメタル220(厚さ約数nm)が形成されている。キャップメタル220は、コバルトタングステンリン(CoWP)により構成される。
ここで、多孔質絶縁膜222上部には、多孔質絶縁膜222とはコントラストの異なる層223(厚さ約1〜2nm)が形成されている。以上のような構成の半導体装置について、エネルギー分散型蛍光X線回折(EDX)により層223の元素分析を行った結果、Co等が検出された。選択めっき法により多孔質絶縁膜222表面にめっき液を作用させた際に、多孔質絶縁膜222表面にめっき液に含まれる金属が染み込んだ結果、層223が形成されたと考えられる。このように、本発明者らは、多孔質の層間絶縁膜を用いた場合、選択めっき法によりキャップメタルを形成する際に、Cu配線表面だけでなく、層間絶縁膜にもめっき液が染み込み、金属層が形成されてしまうことを見出した。めっき液が層間絶縁膜中に染み込むと、隣接配線間での絶縁性やTDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown)等の信頼性が悪化してしまう。
本発明によれば、
基板上に、多孔質構造からなる絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に配線形成用の凹部を形成する工程と、
前記絶縁膜上全面に、前記凹部内を埋め込むように金属層を形成する工程と、
前記凹部外部の余剰金属層を除去して配線を形成する工程と、
前記絶縁膜を改質して、当該絶縁膜の表面に改質層を形成する工程と、
前記改質層を形成する工程の後に、めっき液を用いて前記配線上に選択的に金属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が提供される。
本発明によれば、多孔質構造からなる絶縁膜の表面に改質層を形成した後に、めっき液を用いた金属膜の形成を行う。そのため、多孔質構造の絶縁膜にめっき液が染み込むのを防ぐことができる。これにより、隣接配線間での絶縁性やTDDB等の信頼性を高めることができる。
本発明において、めっき液を用いて金属膜を形成する工程の前に改質層を形成している。そのため、改質層は、多孔質の絶縁膜中にめっき液が浸透するのを防ぐという目的に適した膜厚とすることができる。これにより、改質層の膜厚を必要以上に厚くする必要がなく、半導体装置の比誘電率を低く保つこともできる。
ここで、多孔質の絶縁膜表面に改質層を形成する方法としては、プラズマ処理を用いることができる。たとえば絶縁膜が炭素を含む材料により構成されている場合、プラズマ処理を行うと、絶縁膜表面のCH基又はCが欠乏する。そのため、絶縁膜の膜組成はSiOに近いものとなる。同時に、絶縁膜表面の体積収縮も伴い、膜表面の空孔径が縮小または塞がれることになる。これにより、絶縁膜表面に高密度化された改質層が形成される。
本発明によれば、半導体装置の信頼性を高めることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
(第1の実施の形態)
図1は、本実施の形態における半導体装置を形成する手順を示すフローチャートである。
本実施の形態において、まず、半導体基板上に多孔質構造からなる絶縁膜(以下単に多孔質絶縁膜ともいう)を形成する(S102)。つづいて、多孔質絶縁膜上にハードマスクを形成する(S104)。次いで、ハードマスクおよび多孔質絶縁膜に配線形成用の凹部を形成する(S106)。その後、配線形成用の凹部内に金属層を形成する(S108)。つづいて、凹部外の余剰金属層を化学機械研磨により除去する(S110)。これにより配線が形成される。また、本実施の形態において、このときハードマスクも除去する。これにより、多孔質絶縁膜表面が露出される。次いで、プラズマ処理により多孔質絶縁膜表面に改質層を形成する(S112)。その後、選択めっき法により配線の表面に金属膜を形成する(S114)。
多孔質絶縁膜は、層間絶縁膜として従来用いられてきたSiO膜や、通常(非多孔質)の低誘電率膜に比べて機械的強度が弱い。このため、層間絶縁膜として多孔質絶縁膜を用いた場合、CMP(Chemical Mechanical Polishing)工程で多孔質絶縁膜も削られてしまい、配線抵抗の増大およびばらつきが発生するという課題があった。
CMP工程における層間絶縁膜の損傷を防ぐために、層間絶縁膜上に、層間絶縁膜よりも強度の強いSiO等の表面保護膜(以下、ハードマスク)を形成することがある。これにより、CMP耐性を高くすることができる。一方、このようなハードマスクは、たとえばSiO膜等により構成され、比誘電率が高い。そのため、多孔質絶縁膜の表面にハードマスクを積層すると、半導体装置の実効的な比誘電率(寄生容量)が増加してしまう。
このように比誘電率が増加するのを防ぐために、たとえば銅膜表面をCMPで除去する際に、ハードマスクも除去することが考えられる。しかし、ハードマスクを除去すると、多孔質絶縁膜が表面に露出し、上述したように、キャップメタル形成時に選択めっき用の金属材料が多孔質絶縁膜中に染み込んでしまうという新たな課題が生じる。
本実施の形態において、半導体装置の製造工程において、多孔質絶縁膜をハードマスクで保護するとともに、CMP工程でハードマスクを除去し、その後に多孔質絶縁膜表面に改質層を形成する。改質層は、多孔質絶縁膜よりも膜密度が高くなるように形成することができる。このようにして多孔質絶縁膜表面を保護した状態で、選択めっきによりキャップメタルを形成する。
多孔質絶縁膜表面は、そのままだと、空孔が露出した状態であるため、金属材料が染み込み得る。しかしながら、多孔質絶縁膜表面に改質層を形成することにより、多孔質絶縁膜表面において、空孔径が縮小または塞がれた状態となる。これにより、選択めっき用の金属材料が絶縁膜中に染み込むのを防ぐことができる。このように、改質層を形成することにより、選択めっき法における銅配線上へのキャップメタル膜形成の選択性が大幅に向上することになる。また、改質層は、キャップメタル膜の染み込みを防ぐために最適な膜厚等となるように形成することができる。これにより、必要以上に改質層を厚くすることがなく、絶縁膜の比誘電率の上昇を抑えることができる。
以上のように、本実施の形態における、半導体装置の製造工程において、半導体装置の機械的強度や耐薬品性を高めるとともに、半導体装置の実効誘電率を低くすることができる。
図2から図5は、図1に対応して実施される工程を示す工程断面図である。本実施の形態において、多層配線をデュアルダマシンプロセスで形成する例を説明する。
まず、トランジスタ等の素子が形成された半導体基板(不図示)上に第1の絶縁膜100、第1のエッチングストッパ膜101および第2の絶縁膜102をこの順で形成する。つづいて、既知のダマシンプロセスにより、第1のバリアメタル103および下層銅配線104を形成する(図2(a))。
次に、図2(b)に示すように、第1の絶縁膜102上に銅拡散防止膜105を形成する。その後、銅拡散防止膜105上に第1の層間絶縁膜106を形成する。ここで、第1の層間絶縁膜106は、多孔質絶縁膜により構成することができる。第1の層間絶縁膜106は、後述する第2の層間絶縁膜108と同様の材料により構成することができる。
つづいて、第1の層間絶縁膜106上に、第2のエッチングストッパ膜107および第2の層間絶縁膜108を形成する。銅拡散防止膜105は、SiCN、SIC、SiOCまたはこれらの積層膜により構成することができる。また、第2のエッチングストッパ膜107は、SiO、SiCN、SIC、SiOCまたはこれらの積層膜により構成することができる。
第2の層間絶縁膜108は、多孔質絶縁膜により構成することができる。第2の層間絶縁膜108は、たとえば比誘電率が2.5以下の低誘電率膜とすることができる。第2の層間絶縁膜108は、たとえば、SiOC(SiOCH)、メチルシルセスキオキサン(MSQ)、水素化メチルシルセスキオキサン(HSQ)、または有機ポリシロキサン等の多孔質絶縁膜により構成することができる。本実施の形態において、多孔質絶縁膜とは、その比誘電率が、同じ材料により構成された膜本来の比誘電率よりも低くなるように構成された膜とすることができる。
次いで、図2(c)に示すように、第2の層間絶縁膜108上に第2の層間絶縁膜108の表面保護用のハードマスク109を形成する。ハードマスク109は、たとえば、SiO、SiOC(SiOCH)、SiC、SiCN、SiNにより構成することができる。ハードマスク109としては、たとえば、弾性率が10GPa程度以上の機械的強度を有する膜を用いることができる。これにより、多孔質絶縁膜である第2の層間絶縁膜108を良好に保護することができる。
つづいて、図3(a)に示すように、既知のリソグラフィ技術およびエッチング技術により、ハードマスク109、第2の層間絶縁膜108、第2のエッチングストッパ膜107および第1の層間絶縁膜106にビアホールを形成する。次いで、既知のリソグラフィ技術およびエッチング技術により、ハードマスク109、第2の層間絶縁膜108および第2のエッチングストッパ膜107に配線溝を形成する(図3(b))。このとき、銅拡散防止膜105もエッチング除去され、下層銅配線104表面が露出する。なお、ここでは、ビアが最初に形成されるビアファースト法を例として示したが、デュアルダマシンプロセスはこの工程に限定されるものではなく、トレンチファーストやハードマスクプロセス等を適用することもできる。
次に、図3(c)に示すように、配線溝とビアホールを同時に埋め込むように、第2のバリアメタル110を形成する。第2のバリアメタル110は、たとえばTa/TaN、Ti、TiN、TiSiN、Ta、TaN、またはTaSiN等とすることができる。つづいて、配線溝とビアホールを埋め込むように銅膜111を形成する。
その後、CMP法により、配線溝外部の余剰の銅膜111および第2のバリアメタル110を除去する。本実施の形態において、このときCMP法により、ハードマスク109も除去する。これにより、図4(a)に示すように、第1の上層銅配線112a、第2の上層銅配線112bおよび第3の上層銅配線112cが形成される。ここで、ハードマスク109が除去されているため、第2の層間絶縁膜108の表面が露出する。
次に、図4(b)に示すように、第2の層間絶縁膜108表面にプラズマ照射113を行う。プラズマ処理は、たとえばHe、アルゴン、窒素、アンモニア、水素等を用いて行うことができる。これにより、第2の層間絶縁膜108表面が改質され、改質層114が形成される(図4(c))。本実施の形態において、プラズマ照射113は、改質層114の膜密度が第2の層間絶縁膜108の膜密度よりも高くなるように行うことができる。
ここで、改質層114を形成するためには、適切なプラズマ照射条件を選択する必要がある。たとえば、プラズマ照射条件が弱すぎると、第2の層間絶縁膜108にプラズマ照射の作用を及ぼすことができず、選択めっき法における金属材料の染み込みを防ぐために充分な改質層114を形成することができない。また、プラズマ照射条件が強すぎると、改質層114の膜厚が厚く形成されてしまう。改質層114が厚くなると、半導体装置の実効誘電率が増大したり、膜収縮が顕著になり、第2の層間絶縁膜108の膜厚が薄くなったりする。そのため、プラズマ処理は、選択めっき法における金属材料の染み込みを防ぐために充分な改質層114を形成するとともに、半導体装置の実効誘電率の増大や膜収縮が許容される範囲内で行うことが好ましい。
このような条件として、たとえば、アンモニアプラズマを用いた場合、圧力0.5mTorr〜50Torr、出力0.1〜500W、温度150〜450℃、時間5秒〜300秒とすることができる。一例として、アンモニアプラズマを用い、圧力5Torr、出力200W、温度350℃、時間30秒で改質層114を形成することができる。このようにして形成した改質層114を含む半導体装置の断面を電子線顕微鏡写真で確認したところ、第2の層間絶縁膜108の表面の膜密度が高くなっていることが確認できた。
本実施の形態において、選択めっき法を行う直前に、選択めっき法で用いる金属材料が第2の層間絶縁膜108に染み込むのを防ぐ目的で改質層114を形成する。そのため、改質層114の膜厚を、この目的にあわせて適切に選択することができ、改質層114の膜厚が必要以上に厚く形成されるのを防ぐことができる。これにより、半導体装置実効誘電率の増大等を防ぐことができる。
また、このようにプラズマ照射で改質層114を形成することにより、改質層114を均一性よく形成することができる。また、第2の層間絶縁膜108の表面を選択的に高密度化することができ、第2の層間絶縁膜108の比誘電率を低く保ちつつ、めっき液の材料が第2の層間絶縁膜108に染み込むのを防ぐことができる。
つづいて、図5に示すように、めっき液を用いた選択めっき法により、第1の上層銅配線112a、第2の上層銅配線112bおよび第3の上層銅配線112c表面に第1のキャップメタル膜115a、第2のキャップメタル膜115bおよび第3のキャップメタル膜115cをそれぞれ形成する。ここで、めっき液は、コバルト、ニッケルまたは銀を含むことができる。キャップメタル膜115a、115bおよび115cは、コバルト、ニッケルまたは銀のうち少なくとも一つを含む材料により構成することができる。キャップメタル膜115a、115bおよび115cは、たとえば、CoWPやCoWBとすることができる。
本実施の形態における半導体装置の製造方法によれば、層間絶縁膜を多孔質絶縁膜により構成した場合でも、めっき液を用いた選択めっき法を行う前に、多孔質絶縁膜表面に改質層が形成されるので、めっき液が多孔質絶縁膜に染み込むのを抑制することができる。これにより、絶縁膜への金属液の染込みが抑制され、配線間の絶縁性等の悪化を防止することができる。また、配線溝を形成する際や、CMP法により配線材料を除去する際には、層間絶縁膜表面にハードマスクが形成されている。そのため、層間絶縁膜表面を保護することができる。また、CMP法において、ハードマスクを除去するため、配線構造を低誘電率化することができる。
本実施の形態における半導体装置の製造方法によれば、隣接配線間での絶縁性、信頼性に優れた多層配線を有する半導体装置を提供することができる。
(第2の実施の形態)
本実施の形態においても、第1の実施の形態で図1を参照したのと同様の手順で半導体装置を形成する。本実施の形態において、多層配線をシングルダマシンプロセスで形成する点で、第1の実施の形態で説明したのと異なる。
図6から図9は、本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
本実施の形態においても、第1の実施の形態において、図2(a)を参照して説明したのと同様の手順で、半導体基板(不図示)上に形成された第1の絶縁膜100、第1のエッチングストッパ膜101および第2の絶縁膜102に、既知のダマシンプロセスにより、第1バリアメタル103および下層銅配線104を形成する(図6(a))。
次いで、図6(b)に示すように、第1の絶縁膜102上に銅拡散防止膜105および第3の層間絶縁膜116を形成する。
この後、既知のフォトリソグラフィー法およびエッチング技術により、第3の層間絶縁膜116および銅拡散防止膜105にビアホールを形成する(図6(c))。その後、ビアホールを埋め込むようにバリアメタル117を形成する。つづいて、ビアホールを埋め込むように銅膜を形成する。その後、CMP法によりビアホール外部に露出した余剰の銅膜およびバリアメタル117を除去する。これにより、図6(d)に示すような、銅ビア118が形成される。
次いで、図7(a)に示すように、第3の層間絶縁膜116上に、銅拡散防止膜119、第4の層間絶縁膜128およびハードマスク129をこの順で形成する。その後、図7(b)に示すように、通常のリソグラフィ技術およびエッチング技術により、ハードマスク129、第4の層間絶縁膜128および銅拡散防止膜119に配線溝を形成する。
次いで、図7(c)に示すように、配線溝を埋め込むように、バリアメタル膜130および銅膜131を形成する。
つづいて、CMP法により、配線溝外部に露出した余剰の銅膜131およびバリアメタル膜130を除去する。本実施の形態において、このときCMP法により、ハードマスク129も除去する。これにより、図8(a)に示すように、第4の上層銅配線132a、第5の上層銅配線132bおよび第6の上層銅配線132cが形成される。ここで、ハードマスク129が除去されているため、第4の層間絶縁膜128の表面が露出している。
次に、図8(b)に示すように、第4の層間絶縁膜128表面にプラズマ照射113を行う。本実施の形態においても、プラズマ処理は、たとえばHe、アルゴン、窒素、アンモニア、水素等を用いて行うことができる。これにより、第4の層間絶縁膜128表面が改質され、改質層134が形成される(図8(c))。本実施の形態において、プラズマ照射は、改質層134の膜密度が第4の層間絶縁膜128の膜密度よりも高くなるように行うことができる。
本実施の形態においても、第4の層間絶縁膜128を過度にプラズマに晒すと、改質層134が厚く形成されてしまう。改質層134が厚くなると、半導体装置の実効誘電率が増大したり、膜収縮が顕著になり、第4の層間絶縁膜128の膜厚が薄くなったりする。そのため、プラズマ処理は、半導体装置の実効誘電率の増大や膜収縮が許容される範囲内で行うことが好ましい。
つづいて、図9に示すように、めっき液を用いた選択めっき法により、第4の上層銅配線132a、第5の上層銅配線132bおよび第6の上層銅配線132c表面に第4のキャップメタル膜135a、第5のキャップメタル膜135bおよび第6のキャップメタル膜135cをそれぞれ形成する。めっき液は、第1の実施の形態で説明したのと同様のものを用いることができる。キャップメタル膜135a、135bおよび135cは、たとえば、CoWPとすることができる。
本実施の形態においても、めっき液でキャップメタル膜を形成する際に、第4の層間絶縁膜128表面に改質層134が形成されているため、第4の層間絶縁膜128中へのめっき液の染みこみを抑制することができる。これにより、第1の実施の形態における半導体装置の製造方法と同様な効果が得られる。
(第3の実施の形態)
本実施の形態において、ハードマスク109をエッチングにより除去する点で、第1の実施の形態で説明したのと異なる。
本実施の形態においても、第1の実施の形態において、図2(a)〜図2(c)および図3(a)を参照して説明したのと同様の手順により、図10(a)に示した構成の構造体を形成する。第1の実施の形態では詳細に説明しなかったが、ビアホールおよび配線溝は、それぞれ、ビアホール形成用の開口が形成されたレジスト膜および配線溝形成用の開口が形成されたレジスト膜を用いて形成することができる。ビアホールは、ハードマスク109上にビアホールを形成するためのレジスト膜を形成し、そのレジスト膜をマスクとして、ハードマスク109、第2の層間絶縁膜108、第2のエッチングストッパ膜107および第1の層間絶縁膜106を選択的にエッチングすることにより形成される。ビアホール形成後、レジスト膜はアッシングにより除去される。
また、配線溝は、ハードマスク109上に、配線溝を形成するためのレジスト膜を形成し、そのレジスト膜をマスクとして、ハードマスク109、第2の層間絶縁膜108および第2のエッチングストッパ膜107を選択的にエッチングすることにより形成される。配線溝形成後、レジスト膜はアッシングにより除去される。その後、ビアホール底部に露出する銅拡散防止膜105をエッチングにより除去する。本実施の形態において、このとき、エッチング条件を調整することにより第2の層間絶縁膜108上のハードマスク109も除去する(図10(b))。この後、配線溝内に第2のバリアメタル110および銅膜111を埋め込む(図10(c))。
その後の処理は、第1の実施の形態で図3(c)、図4(a)〜図4(c)および図5を参照して説明したのと同様に行うことができる。
ハードマスク109は、CMP時に第2の層間絶縁膜108を保護するだけでなく、それ以外の工程においても、第2の層間絶縁膜108を保護する機能を有する。たとえば、第2の層間絶縁膜108にビアホールや配線溝を形成するためのレジスト膜を第2の層間絶縁膜108上に形成する際のレジスト耐性を保つ機能を有する。また、レジスト膜等を除去する際のアッシング耐性を高める機能も有する。本実施の形態に示したように、第2の層間絶縁膜108上にレジスト膜を形成する際に、第2の層間絶縁膜108とレジスト膜との間にハードマスク109を設けておくことにより、第2の層間絶縁膜108へのレジスト耐性やアッシング耐性を高めることができる。
その後、ハードマスク109を除去するので、半導体装置の比誘電率を低く保つこともできる。さらに、本実施の形態においても、キャップメタル膜形成前には、第2の層間絶縁膜108表面に改質層114を形成するので、第2の層間絶縁膜108内にめっき液の材料が染み込むのを防ぐことができ、半導体装置の信頼性を高めることもできる。
なお、第2の実施の形態で説明したシングルダマシンプロセスにおいても、ハードマスク129をエッチングにより除去するようにすることもできる。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明した。この実施の形態は例示であり、種々の変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲であることは当業者に理解されるところである。
以上の実施の形態において、多孔質の層間絶縁膜上にハードマスクを形成し、それを除去する形態を示したが、本発明は、多孔質の層間絶縁膜上にハードマスクを形成しない構成に適用することもできる。このような場合も、多孔質の層間絶縁膜表面が露出したままめっき液を用いた選択めっき法を行うと、層間絶縁膜中にめっき液の材料が染み込む。本発明によれば、そのような材料の染み込みを防ぐことができる。
以上の実施の形態においては、上層銅配線表面にキャップメタル膜を形成する例を示したが、下層銅配線表面にキャップメタル膜を形成することもできる。たとえば、第1の実施の形態において、第1の絶縁膜102上に銅拡散防止膜105を形成するかわりに、下層銅配線104表面にキャップメタル膜を形成することができる。この場合、下層銅配線が形成される下層層間絶縁膜表面に改質層を形成することができる。
本発明の実施の形態における半導体装置を形成する手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。 多孔質絶縁膜を用いた銅配線の断面図である。
符号の説明
100 第1の絶縁膜
101 第1のエッチングストッパ膜
102 第2の絶縁膜
103 第1のバリアメタル
104 下層銅配線
105 銅拡散防止膜
106 第1の層間絶縁膜
107 第2のエッチングストッパ膜
108 第2の層間絶縁膜
109 ハードマスク
110 第2のバリアメタル
111 銅膜
112a 第1の上層銅配線
112b 第2の上層銅配線
112c 第3の上層銅配線
113 プラズマ照射
114 改質層
115a 第1のキャップメタル膜
115b 第2のキャップメタル膜
115c 第3のキャップメタル膜
116 第3の層間絶縁膜
117 バリアメタル
118 銅ビア
119 銅拡散防止膜
128 第4の層間絶縁膜
129 ハードマスク
132a 第4の上層銅配線
132b 第5の上層銅配線
132c 第6の上層銅配線
134 改質層
135a 第4のキャップメタル膜
135b 第5のキャップメタル膜
135c 第6のキャップメタル膜
140 レジスト膜

Claims (11)

  1. 基板上に、多孔質構造からなる絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜に配線形成用の凹部を形成する工程と、
    前記絶縁膜上全面に、前記凹部内を埋め込むように金属層を形成する工程と、
    前記凹部外部の余剰金属層を除去して配線を形成する工程と、
    前記絶縁膜を改質して、当該絶縁膜の表面に改質層を形成する工程と、
    前記改質層を形成する工程の後に、めっき液を用いて前記配線上に選択的に金属膜を形成する工程と、
    を含み、
    前記改質層を形成する工程において、前記絶縁膜の表面にプラズマ照射を施すことにより、前記改質層を形成する半導体装置の製造方法。
  2. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記絶縁膜中に前記めっき液が染みこんでしまうことを防止するため、前記改質層を形成する工程が行われる半導体装置の製造方法。
  3. 請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記プラズマ照射は、ヘリウム、アルゴン、窒素、アンモニアおよび水素からなる群から選択されたいずれかの雰囲気内で行う半導体装置の製造方法。
  4. 請求項1から3いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記改質層を形成する工程において、前記改質層の膜密度が、前記絶縁膜よりも高くなるように前記改質層を形成する半導体装置の製造方法。
  5. 請求項1から4いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    少なくとも前記配線を形成する工程の前に、前記絶縁膜に接するよう前記絶縁膜上に、当該絶縁膜よりも膜密度の高い保護絶縁膜を形成する工程と、
    前記改質層を形成する工程の前に、前記保護絶縁膜を除去する工程と、
    をさらに含む半導体装置の製造方法。
  6. 請求項5に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記配線を形成する工程において、前記余剰金属層を除去した後に前記保護絶縁膜を除去する工程を行う半導体装置の製造方法。
  7. 請求項5または6に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記配線を形成する工程において、化学機械研磨により前記余剰金属層を除去するとともに、引き続き化学機械研磨により前記保護絶縁膜を除去する工程を行う半導体装置の製造方法。
  8. 請求項5から7いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記改質層を形成する工程において、前記改質層が前記保護絶縁膜よりも比誘電率が低くなるように、前記改質層を形成する半導体装置の製造方法。
  9. 請求項1から8いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記配線を形成する工程において、化学機械研磨により、前記凹部外部の余剰金属層を除去する半導体装置の製造方法。
  10. 請求項1から9いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記金属膜を形成する工程において、前記めっき液は、コバルト、ニッケルまたは銀を含む半導体装置の製造方法。
  11. 請求項1から10いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記絶縁膜は、炭素を含む材料により構成された半導体装置の製造方法。
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