JPH06224193A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置および半導体装置の製造方法Info
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- JPH06224193A JPH06224193A JP1085193A JP1085193A JPH06224193A JP H06224193 A JPH06224193 A JP H06224193A JP 1085193 A JP1085193 A JP 1085193A JP 1085193 A JP1085193 A JP 1085193A JP H06224193 A JPH06224193 A JP H06224193A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 中間金属層の横方向エッチングを抑え、かつ
ビア底部に汚染の無い銅を露出させ、銅の選択的化学気
相反応によるビアホール埋め込みのための最適の前処理
を行うことおよび該前処理工程を可能とする配線構造を
実現することを目的とする。 【構成】 基板２０１上に形成する配線の主材料として
銅を用い、かつ層間絶縁膜２０２と銅との密着性向上の
ための中間金属層を含む多層配線構造を有する半導体装
置において、金属配線層の銅層２０４を挟む上下の中間
金属層２０３，２０５のうち少なくとも上層の中間金属
層２０５の主材料として、フッ素含有プラズマまたは塩
素含有プラズマで反応揮発し、かつアンモニア水溶液に
対して安定な金属または導電性金属化合物を用いること
を特徴とする。
ビア底部に汚染の無い銅を露出させ、銅の選択的化学気
相反応によるビアホール埋め込みのための最適の前処理
を行うことおよび該前処理工程を可能とする配線構造を
実現することを目的とする。 【構成】 基板２０１上に形成する配線の主材料として
銅を用い、かつ層間絶縁膜２０２と銅との密着性向上の
ための中間金属層を含む多層配線構造を有する半導体装
置において、金属配線層の銅層２０４を挟む上下の中間
金属層２０３，２０５のうち少なくとも上層の中間金属
層２０５の主材料として、フッ素含有プラズマまたは塩
素含有プラズマで反応揮発し、かつアンモニア水溶液に
対して安定な金属または導電性金属化合物を用いること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路等の半
導体装置の製造方法に関するものである。
導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコン半導体集積回路において、アル
ミニウムに代わる配線材料として、電気抵抗が低く、マ
イグレーション耐性を有する銅が注目されている。
ミニウムに代わる配線材料として、電気抵抗が低く、マ
イグレーション耐性を有する銅が注目されている。
【０００３】本発明者等は既に特願昭６３−１２４００
６号、特願昭６３−３２６０６３号、およびこれらを国
内優先権の主張の基礎とした特開平２−２５６２３８号
においてシリコン酸化膜等をマスクにして、金属上のみ
に選択的に銅を化学気相成長させコンタクトホールおよ
びスルーホールを充填する技術を提案している。この選
択成長の要点は銅の有機錯体または有機金属からなる原
料を加熱して蒸発させ、水素と共に反応室に送り、金属
もしくは金属シリサイドからなる第１の材料および酸化
物もしくは窒化物からなる第２の材料を表面に有する基
板を原料のガスの分解温度以上に加熱し、蒸発させた原
料のガスを、その分解温度より低い温度に保ったまま加
熱された基板上に還元ガスと共に供給し、銅を第１の材
料の表面上にのみ選択的に成長させるものである。基板
全面に金属膜を有する下地基板では上述した化学気相成
長で当然基板全面に銅膜が成長する。
６号、特願昭６３−３２６０６３号、およびこれらを国
内優先権の主張の基礎とした特開平２−２５６２３８号
においてシリコン酸化膜等をマスクにして、金属上のみ
に選択的に銅を化学気相成長させコンタクトホールおよ
びスルーホールを充填する技術を提案している。この選
択成長の要点は銅の有機錯体または有機金属からなる原
料を加熱して蒸発させ、水素と共に反応室に送り、金属
もしくは金属シリサイドからなる第１の材料および酸化
物もしくは窒化物からなる第２の材料を表面に有する基
板を原料のガスの分解温度以上に加熱し、蒸発させた原
料のガスを、その分解温度より低い温度に保ったまま加
熱された基板上に還元ガスと共に供給し、銅を第１の材
料の表面上にのみ選択的に成長させるものである。基板
全面に金属膜を有する下地基板では上述した化学気相成
長で当然基板全面に銅膜が成長する。
【０００４】また、特願平２−５６５８６号は原料に水
蒸気等を添加することで堆積速度を増加させる技術を提
案し、さらに特開平４−６７６５５号は、特にビアホー
ルの底面の金属中間層を除去し、銅を露出させ、銅表面
の自然酸化膜が反応雰囲気中の水素で容易に還元される
ことを利用して、その上に上述の選択成長法でビアホー
ル充填させることにより、低抵抗のビア埋め込みを実現
する方法を開示している。
蒸気等を添加することで堆積速度を増加させる技術を提
案し、さらに特開平４−６７６５５号は、特にビアホー
ルの底面の金属中間層を除去し、銅を露出させ、銅表面
の自然酸化膜が反応雰囲気中の水素で容易に還元される
ことを利用して、その上に上述の選択成長法でビアホー
ル充填させることにより、低抵抗のビア埋め込みを実現
する方法を開示している。
【０００５】上に述べた方法では、ビア底部に銅を露出
する際、銅の上層の中間金属層をフェリシアン化カリウ
ムを含有する水溶液で湿式エッチングにより除去してい
た。
する際、銅の上層の中間金属層をフェリシアン化カリウ
ムを含有する水溶液で湿式エッチングにより除去してい
た。
【０００６】しかし、湿式エッチングによりビア底部の
中間金属層を除去しようとすると、中間金属層の横方向
エッチングが起き、層間絶縁膜と銅の密着性を劣化させ
る恐れがある。
中間金属層を除去しようとすると、中間金属層の横方向
エッチングが起き、層間絶縁膜と銅の密着性を劣化させ
る恐れがある。
【０００７】一方、ドライ加工により、銅を露出させる
ことは可能だがエッチングガスに含まれるフッ素ガスに
より銅表面がフッ化され該表面上に良好な銅ＣＶＤを行
うことは難しいという問題を生じる。
ことは可能だがエッチングガスに含まれるフッ素ガスに
より銅表面がフッ化され該表面上に良好な銅ＣＶＤを行
うことは難しいという問題を生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの課題
に鑑みてなされたもので、中間金属層の横方向エッチン
グを抑え、かつビア底部に汚染の無い銅を露出させ、銅
の選択的化学気相反応によるビアホール埋め込みのため
の最適の前処理を行うことおよび該前処理工程を可能と
する配線構造を実現することを目的とする。
に鑑みてなされたもので、中間金属層の横方向エッチン
グを抑え、かつビア底部に汚染の無い銅を露出させ、銅
の選択的化学気相反応によるビアホール埋め込みのため
の最適の前処理を行うことおよび該前処理工程を可能と
する配線構造を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、基板上に形成する配線の主
材料として銅を用い、かつ層間絶縁膜と銅との密着性向
上のための中間金属層を含む多層配線構造を有する半導
体装置において、金属配線層の銅層を挟む上下の中間金
属層のうち少なくとも上層の中間金属層の主材料とし
て、フッ素含有プラズマまたは塩素含有プラズマで反応
揮発し、かつアンモニア水溶液に対して安定な金属また
は導電性金属化合物を用いることを特徴とする。
に、請求項１記載の発明は、基板上に形成する配線の主
材料として銅を用い、かつ層間絶縁膜と銅との密着性向
上のための中間金属層を含む多層配線構造を有する半導
体装置において、金属配線層の銅層を挟む上下の中間金
属層のうち少なくとも上層の中間金属層の主材料とし
て、フッ素含有プラズマまたは塩素含有プラズマで反応
揮発し、かつアンモニア水溶液に対して安定な金属また
は導電性金属化合物を用いることを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半
導体装置において、前記少なくとも上層の中間金属層を
構成する材料は、タンタルおよび窒化チタンからなる群
から選ばれたものであることを特徴とする。
導体装置において、前記少なくとも上層の中間金属層を
構成する材料は、タンタルおよび窒化チタンからなる群
から選ばれたものであることを特徴とする。
【００１１】請求項３記載の発明は、基板上に形成する
配線の主材料として銅を用い、かつ層間絶縁膜と銅との
密着性向上のための中間金属層を含む多層配線構造を有
する半導体装置の製造方法において、第１の中間金属
層、第１の銅層および第２の中間金属層の積層構造から
なる第１層配線層と、該第１層配線層の上に層間絶縁膜
を形成する工程と、フッ素含有ガスによるドライエッチ
ングにより前記層間絶縁膜から前記第１層配線層の前記
第２の中間金属層までを反応揮発させてビアホールを開
孔し、前記第１の銅層の表面を露出する工程と、該露出
した第１の銅層の表面を酸素を含有するプラズマにより
酸化して酸化膜を形成する工程と、該酸化膜をアンモニ
ア水溶液により除去する工程と、前記酸化膜の除去をさ
れた第１の銅層上に化学気相成長で第２の銅層を選択成
長させ前記ビアホールの埋め込みを行う工程とを含むこ
とを特徴とする。
配線の主材料として銅を用い、かつ層間絶縁膜と銅との
密着性向上のための中間金属層を含む多層配線構造を有
する半導体装置の製造方法において、第１の中間金属
層、第１の銅層および第２の中間金属層の積層構造から
なる第１層配線層と、該第１層配線層の上に層間絶縁膜
を形成する工程と、フッ素含有ガスによるドライエッチ
ングにより前記層間絶縁膜から前記第１層配線層の前記
第２の中間金属層までを反応揮発させてビアホールを開
孔し、前記第１の銅層の表面を露出する工程と、該露出
した第１の銅層の表面を酸素を含有するプラズマにより
酸化して酸化膜を形成する工程と、該酸化膜をアンモニ
ア水溶液により除去する工程と、前記酸化膜の除去をさ
れた第１の銅層上に化学気相成長で第２の銅層を選択成
長させ前記ビアホールの埋め込みを行う工程とを含むこ
とを特徴とする。
【００１２】請求項４記載の発明は、基板上に形成する
配線の主材料として銅を用い、かつ層間絶縁膜と銅との
密着性向上のための中間金属層を含む多層配線構造を有
する半導体装置の製造方法において、第１の中間金属
層、第１の銅層および第２の中間金属層の積層構造から
なる第１層配線層と、該第１層配線層の上に層間絶縁膜
および第１の金属層とを順次堆積する工程と、フッ素含
有ガスによるドライエッチングにより前記第１の金属層
から前記第１層配線層の第２の中間金属層までを反応揮
発させてビアホールを開孔し、前記第１の銅層の表面を
露出する工程と、該露出した第１の銅層の表面を酸素を
含有するプラズマにより酸化して酸化膜を形成する工程
と、前記第１の金属層を、フェリシアン化カリウムおよ
び水酸化カリウムを含有するエッチャントによるウェッ
トエッチングにより除去する工程と、前記第１の銅層の
表面上の酸化膜をアンモニア水溶液により除去する工程
と、前記酸化膜の除去をされた第１の銅層上に化学気相
成長で第２の銅層を選択成長させ前記ビアホールの埋め
込みを行う工程とを含むことを特徴とする。
配線の主材料として銅を用い、かつ層間絶縁膜と銅との
密着性向上のための中間金属層を含む多層配線構造を有
する半導体装置の製造方法において、第１の中間金属
層、第１の銅層および第２の中間金属層の積層構造から
なる第１層配線層と、該第１層配線層の上に層間絶縁膜
および第１の金属層とを順次堆積する工程と、フッ素含
有ガスによるドライエッチングにより前記第１の金属層
から前記第１層配線層の第２の中間金属層までを反応揮
発させてビアホールを開孔し、前記第１の銅層の表面を
露出する工程と、該露出した第１の銅層の表面を酸素を
含有するプラズマにより酸化して酸化膜を形成する工程
と、前記第１の金属層を、フェリシアン化カリウムおよ
び水酸化カリウムを含有するエッチャントによるウェッ
トエッチングにより除去する工程と、前記第１の銅層の
表面上の酸化膜をアンモニア水溶液により除去する工程
と、前記酸化膜の除去をされた第１の銅層上に化学気相
成長で第２の銅層を選択成長させ前記ビアホールの埋め
込みを行う工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】請求項５記載の発明は、基板上に形成する
配線の主材料として銅を用い、かつ層間絶縁膜と銅との
密着性向上のための中間金属層を含む多層配線構造を有
する半導体装置の製造方法において、第１の中間金属
層、第１の銅層および第２の中間金属層の積層構造から
なる第１層配線層と、該第１層配線層の上に層間絶縁膜
および第１の金属層とを順次堆積する工程と、フッ素含
有ガスによるドライエッチングにより前記第１の金属層
および前記層間絶縁膜を反応揮発させてビアホールを開
孔し、前記第２の中間金属層の表面を露出する工程と、
該露出した第２の中間金属層を、２００℃以上の温度で
の塩素を含有するプラズマにより除去して前記第１の銅
層の表面を露出する工程と、前記第１の金属層を、フェ
リシアン化カリウムおよび水酸化カリウムを含有するエ
ッチャントによるウェットエッチングにより除去する工
程と、前記第１の銅層の表面上の自然酸化膜をアンモニ
ア水溶液により除去する工程と、前記自然酸化膜の除去
をされた第１の銅層上に化学気相成長で第２の銅層を選
択成長させ前記ビアホールの埋め込みを行う工程とを含
むことを特徴とする。
配線の主材料として銅を用い、かつ層間絶縁膜と銅との
密着性向上のための中間金属層を含む多層配線構造を有
する半導体装置の製造方法において、第１の中間金属
層、第１の銅層および第２の中間金属層の積層構造から
なる第１層配線層と、該第１層配線層の上に層間絶縁膜
および第１の金属層とを順次堆積する工程と、フッ素含
有ガスによるドライエッチングにより前記第１の金属層
および前記層間絶縁膜を反応揮発させてビアホールを開
孔し、前記第２の中間金属層の表面を露出する工程と、
該露出した第２の中間金属層を、２００℃以上の温度で
の塩素を含有するプラズマにより除去して前記第１の銅
層の表面を露出する工程と、前記第１の金属層を、フェ
リシアン化カリウムおよび水酸化カリウムを含有するエ
ッチャントによるウェットエッチングにより除去する工
程と、前記第１の銅層の表面上の自然酸化膜をアンモニ
ア水溶液により除去する工程と、前記自然酸化膜の除去
をされた第１の銅層上に化学気相成長で第２の銅層を選
択成長させ前記ビアホールの埋め込みを行う工程とを含
むことを特徴とする。
【００１４】請求項６記載の発明は、基板上に形成する
配線の主材料として銅を用い、かつ層間絶縁膜と銅との
密着性向上のための中間金属層を含む多層配線構造を有
する半導体装置の製造方法において、第１の中間金属
層、第１の銅層および第２の中間金属層の積層構造から
なる第１層配線層と、該第１層配線層の上に層間絶縁膜
および第１の金属層とを順次堆積する工程と、フッ素含
有ガスによるドライエッチングにより前記第１の金属層
から前記第１層配線層の第２の中間金属層までを反応揮
発させてビアホールを開孔し、前記第１の銅層の表面を
露出する工程と、窒化チタン膜を堆積した後、該窒化チ
タン膜に対しフッ素含有ガスによるドライエッチングに
よる異方性加工を施して前記ビアホールの底面に前記第
１の銅層の表面を露出させると共に前記ビアホールの内
壁面のみに前記窒化チタン膜を残す工程と、該露出した
第１の銅層の表面を酸素を含有するプラズマにより酸化
して酸化膜を形成する工程と、前記第１の金属層を、フ
ェリシアン化カリウムおよび水酸化カリウムを含有する
エッチャントによるウェットエッチングにより除去する
工程と、前記第１の銅層の表面上の酸化膜をアンモニア
水溶液により除去する工程と、前記酸化膜の除去をされ
た第１の銅層上に化学気相成長で第２の銅層を選択成長
させ前記ビアホールの埋め込みを行う工程とを含むこと
を特徴とする。
配線の主材料として銅を用い、かつ層間絶縁膜と銅との
密着性向上のための中間金属層を含む多層配線構造を有
する半導体装置の製造方法において、第１の中間金属
層、第１の銅層および第２の中間金属層の積層構造から
なる第１層配線層と、該第１層配線層の上に層間絶縁膜
および第１の金属層とを順次堆積する工程と、フッ素含
有ガスによるドライエッチングにより前記第１の金属層
から前記第１層配線層の第２の中間金属層までを反応揮
発させてビアホールを開孔し、前記第１の銅層の表面を
露出する工程と、窒化チタン膜を堆積した後、該窒化チ
タン膜に対しフッ素含有ガスによるドライエッチングに
よる異方性加工を施して前記ビアホールの底面に前記第
１の銅層の表面を露出させると共に前記ビアホールの内
壁面のみに前記窒化チタン膜を残す工程と、該露出した
第１の銅層の表面を酸素を含有するプラズマにより酸化
して酸化膜を形成する工程と、前記第１の金属層を、フ
ェリシアン化カリウムおよび水酸化カリウムを含有する
エッチャントによるウェットエッチングにより除去する
工程と、前記第１の銅層の表面上の酸化膜をアンモニア
水溶液により除去する工程と、前記酸化膜の除去をされ
た第１の銅層上に化学気相成長で第２の銅層を選択成長
させ前記ビアホールの埋め込みを行う工程とを含むこと
を特徴とする。
【００１５】
【作用】本発明を用いることにより、ビアホール底面に
汚染の無い銅面を露出し選択性を維持しつつ銅の選択成
長を行うことができ、形状的，電気的に制御性の良いビ
アホール埋め込みを実現できる。
汚染の無い銅面を露出し選択性を維持しつつ銅の選択成
長を行うことができ、形状的，電気的に制御性の良いビ
アホール埋め込みを実現できる。
【００１６】
【実施例】以下、実施例によって本発明を説明する。
【００１７】堆積装置としては特願平２−５６５８６号
において示したものとほぼ同じ銅ＣＶＤ装置を用いた。
図１に装置の概略を示す。反応室１０１は排気孔１０２
を通して、図示しない排気系により排気可能である。試
料基板１０４を板ばね１０５で保持する基板ホルダ１０
３が反応室１０１内に設けられている。ヒータ１０６が
基板ホルダ１０３に内蔵され、基板１０４を所定の温度
に加熱できる。銅の有機錯体または有機金属化合物から
なる原料１０８を収容する原料容器１０７が反応室１０
１の外部に設置されている。反応室１０１内において基
板ホルダ１０３と対向するガス噴射板１０９がパイプ１
１０およびバルブ１１１を介して原料容器１０７に連結
されている。ガス噴射板１０９には多数の微細なガス噴
射口１１２が設けられている。原料容器１０７，パイプ
１１０およびバルブ１１１をヒータ１１３によって所定
の温度に加熱することができ、一方ガス噴射板１０９を
内蔵されているヒータ１１４によって所定の温度に加熱
することができる。還元性のキャリアガスとして水素が
マスフローコントローラ１１７により、必要に応じて水
蒸気がマスフローコントローラ１１８により制御され、
バルブ１１９，１１１によりパイプ１１５を通って原料
容器１０７内に導入される。図中１１６はＯリングを示
す。堆積反応はパイプ１１０を通ったガスと原料容器内
で加熱、蒸発した原料ガスが反応室に導入されて行われ
る。すなわち、原料容器１０７内で加熱され、蒸発した
原料ガスは水素とともに、または水素および水蒸気とと
もにガス噴射口１１２から噴射され、基板ホルダ１０３
に固定された試料基板１０４の表面上に供給される。原
料ガスは試料基板１０４の表面の材質に応じ、ある特定
の材質、アルミニウム，チタン，クロム，ジルコニウ
ム，タングステン，モリブデン，タンタル，バナジウム
またはそれらのシリサイドの上では分解して銅が成長
し、他の特定の材質、酸化シリコンなどの金属酸化物、
窒化シリコン，窒化チタンなどの窒化物の上では分解せ
ず、従って銅が成長しない。これは原料ガスが還元性ガ
スによって還元され、分解する反応に対する各種材質の
触媒作用の差によるものである。従って試料基板表面の
材質を選ぶことによって、試料の全面に銅を成長させる
ことができ、さらに試料表面の特定の位置の材質を他の
位置の材質と変化させることによって、その特定の位置
上に銅を選択的に成長させることもできる。その際、ガ
ス噴射口１１２、すなわちガス噴射板１０９の温度およ
び試料基板１０４の温度を正しく定めることが重要であ
る。ガス噴射口１１２の温度が原料の固化析出温度以下
では、蒸発した原料ガスが噴射板１０９上で固化し、ガ
ス状で噴射されることはない。従ってこの温度では試料
基板の温度に関係なく、銅の成長は生じない。ガス噴射
口１１２の温度が原料ガスの分解温度以上では、原料ガ
スが分解し、銅が原子または分子状態となって試料基板
の表面に到達し、従って試料基板の表面の材質によら
ず、その全面に成長する。ガス噴射口１１２の温度は、
従って、原料ガスの固化析出温度より高く、かつ蒸発し
た原料ガスの分解温度より低くなければならない。一方
試料基板の温度が、その上に銅を選択成長させるべき特
定材質上での原料ガスの分解温度より低ければ、試料基
板の表面に供給された原料ガスは分解せず、従って銅は
成長しない。ガス噴射口１１２の温度が原料である有機
錯体または有機金属の固化析出温度より高く、かつ分解
温度より低く、試料基板の温度がその上に銅を選択成長
させるべき材質上での原料ガスの分解温度以上である場
合においてのみ、銅を試料基板の表面の特定の個所に選
択成長させることができる。試料基板の温度が高すぎる
と、選択成長した銅の結晶粒が粗大化し、その表面が粗
れるので好ましくない。出発原料としては、例えばビス
ヘキサフロロアセチルアセトナト銅等の銅の二価のβ−
ジケトナト化合物などを使用することができる。
において示したものとほぼ同じ銅ＣＶＤ装置を用いた。
図１に装置の概略を示す。反応室１０１は排気孔１０２
を通して、図示しない排気系により排気可能である。試
料基板１０４を板ばね１０５で保持する基板ホルダ１０
３が反応室１０１内に設けられている。ヒータ１０６が
基板ホルダ１０３に内蔵され、基板１０４を所定の温度
に加熱できる。銅の有機錯体または有機金属化合物から
なる原料１０８を収容する原料容器１０７が反応室１０
１の外部に設置されている。反応室１０１内において基
板ホルダ１０３と対向するガス噴射板１０９がパイプ１
１０およびバルブ１１１を介して原料容器１０７に連結
されている。ガス噴射板１０９には多数の微細なガス噴
射口１１２が設けられている。原料容器１０７，パイプ
１１０およびバルブ１１１をヒータ１１３によって所定
の温度に加熱することができ、一方ガス噴射板１０９を
内蔵されているヒータ１１４によって所定の温度に加熱
することができる。還元性のキャリアガスとして水素が
マスフローコントローラ１１７により、必要に応じて水
蒸気がマスフローコントローラ１１８により制御され、
バルブ１１９，１１１によりパイプ１１５を通って原料
容器１０７内に導入される。図中１１６はＯリングを示
す。堆積反応はパイプ１１０を通ったガスと原料容器内
で加熱、蒸発した原料ガスが反応室に導入されて行われ
る。すなわち、原料容器１０７内で加熱され、蒸発した
原料ガスは水素とともに、または水素および水蒸気とと
もにガス噴射口１１２から噴射され、基板ホルダ１０３
に固定された試料基板１０４の表面上に供給される。原
料ガスは試料基板１０４の表面の材質に応じ、ある特定
の材質、アルミニウム，チタン，クロム，ジルコニウ
ム，タングステン，モリブデン，タンタル，バナジウム
またはそれらのシリサイドの上では分解して銅が成長
し、他の特定の材質、酸化シリコンなどの金属酸化物、
窒化シリコン，窒化チタンなどの窒化物の上では分解せ
ず、従って銅が成長しない。これは原料ガスが還元性ガ
スによって還元され、分解する反応に対する各種材質の
触媒作用の差によるものである。従って試料基板表面の
材質を選ぶことによって、試料の全面に銅を成長させる
ことができ、さらに試料表面の特定の位置の材質を他の
位置の材質と変化させることによって、その特定の位置
上に銅を選択的に成長させることもできる。その際、ガ
ス噴射口１１２、すなわちガス噴射板１０９の温度およ
び試料基板１０４の温度を正しく定めることが重要であ
る。ガス噴射口１１２の温度が原料の固化析出温度以下
では、蒸発した原料ガスが噴射板１０９上で固化し、ガ
ス状で噴射されることはない。従ってこの温度では試料
基板の温度に関係なく、銅の成長は生じない。ガス噴射
口１１２の温度が原料ガスの分解温度以上では、原料ガ
スが分解し、銅が原子または分子状態となって試料基板
の表面に到達し、従って試料基板の表面の材質によら
ず、その全面に成長する。ガス噴射口１１２の温度は、
従って、原料ガスの固化析出温度より高く、かつ蒸発し
た原料ガスの分解温度より低くなければならない。一方
試料基板の温度が、その上に銅を選択成長させるべき特
定材質上での原料ガスの分解温度より低ければ、試料基
板の表面に供給された原料ガスは分解せず、従って銅は
成長しない。ガス噴射口１１２の温度が原料である有機
錯体または有機金属の固化析出温度より高く、かつ分解
温度より低く、試料基板の温度がその上に銅を選択成長
させるべき材質上での原料ガスの分解温度以上である場
合においてのみ、銅を試料基板の表面の特定の個所に選
択成長させることができる。試料基板の温度が高すぎる
と、選択成長した銅の結晶粒が粗大化し、その表面が粗
れるので好ましくない。出発原料としては、例えばビス
ヘキサフロロアセチルアセトナト銅等の銅の二価のβ−
ジケトナト化合物などを使用することができる。
【００１８】〔実施例１〕本発明による多層配線ビア埋
め込みの工程の一例を図２に示す。
め込みの工程の一例を図２に示す。
【００１９】図２の（ａ）に示すように、トランジスタ
製造工程を終えた半導体基板２０１上の絶縁膜２０２の
上に密着性向上のための下層の第１の中間金属層２０３
（例えばタングステン，窒化チタンまたはタンタル）、
第１の銅層２０４、および上層の第２の中間金属層２０
５（例えばタンタルまたは窒化チタン）よりなる第１層
配線層を連続的にスパッタで形成し、反応性イオンエッ
チングで加工した後、層間絶縁膜２０６（例えばプラズ
マＣＶＤで堆積したシリコン窒化膜または酸化膜）を堆
積する。次に、図２の（ｂ）に示すように、層間絶縁膜
２０６と上層の第２の中間金属層２０５をフッ素含有ガ
ス、例えばＣＨＦ3 と酸素の混合ガスで反応性イオンエ
ッチングで加工してビアホール２０７を開孔し、第１の
銅層２０４の表面を露出する。次に、図２の（ｃ）に示
すように、酸素ガスプラズマで露出した第１の銅層２０
４の表面を約１０〜２０ｎｍ酸化し銅酸化膜２０８を形
成する。次に、図２の（ｄ）に示すように、アンモニア
水溶液で該銅酸化膜２０８を除去し、上で説明したよう
な銅の化学気相成長装置に本試料を導入し、すでに公知
の銅の選択ＣＶＤを行い、図２の（ｅ）に示すようにビ
アホール２０７を第２の銅層２０９で充填する。
製造工程を終えた半導体基板２０１上の絶縁膜２０２の
上に密着性向上のための下層の第１の中間金属層２０３
（例えばタングステン，窒化チタンまたはタンタル）、
第１の銅層２０４、および上層の第２の中間金属層２０
５（例えばタンタルまたは窒化チタン）よりなる第１層
配線層を連続的にスパッタで形成し、反応性イオンエッ
チングで加工した後、層間絶縁膜２０６（例えばプラズ
マＣＶＤで堆積したシリコン窒化膜または酸化膜）を堆
積する。次に、図２の（ｂ）に示すように、層間絶縁膜
２０６と上層の第２の中間金属層２０５をフッ素含有ガ
ス、例えばＣＨＦ3 と酸素の混合ガスで反応性イオンエ
ッチングで加工してビアホール２０７を開孔し、第１の
銅層２０４の表面を露出する。次に、図２の（ｃ）に示
すように、酸素ガスプラズマで露出した第１の銅層２０
４の表面を約１０〜２０ｎｍ酸化し銅酸化膜２０８を形
成する。次に、図２の（ｄ）に示すように、アンモニア
水溶液で該銅酸化膜２０８を除去し、上で説明したよう
な銅の化学気相成長装置に本試料を導入し、すでに公知
の銅の選択ＣＶＤを行い、図２の（ｅ）に示すようにビ
アホール２０７を第２の銅層２０９で充填する。
【００２０】標準的な条件としては、原料温度を９０℃
に設定し、水素１００ｃｃ／ｍｉｎと水蒸気１０ｃｃ／
ｍｉｎと共に原料を反応室に導入し、反応室の圧力２０
００Ｐａ、基板温度３９０℃で銅を堆積する。
に設定し、水素１００ｃｃ／ｍｉｎと水蒸気１０ｃｃ／
ｍｉｎと共に原料を反応室に導入し、反応室の圧力２０
００Ｐａ、基板温度３９０℃で銅を堆積する。
【００２１】さらに、図２の（ｆ）に示すように、第１
の配線の場合と同様の方法により同様の構造の第２層の
金属配線２１０，２１１および２１２を形成することが
できる。
の配線の場合と同様の方法により同様の構造の第２層の
金属配線２１０，２１１および２１２を形成することが
できる。
【００２２】〔実施例２〕本発明による多層配線ビア埋
め込みの工程の他の例を図３に示す。
め込みの工程の他の例を図３に示す。
【００２３】図３の（ａ）に示すように、トランジスタ
製造工程を終えた半導体基板２０１上の絶縁膜２０２の
上に密着性向上のための下層の第１の中間金属層２０３
（例えばタングステン，窒化チタンまたはタンタル）、
第１の銅層２０４、上層の第２の中間金属層２０５（例
えばタンタル，窒化チタン）よりなる第１層配線層を連
続的にスパッタで形成し反応性イオンエッチングで加工
した後、層間絶縁膜２０６（例えばプラズマＣＶＤで堆
積したシリコン酸化膜または窒化膜）を堆積し、さらに
上層に第１の金属層としてのタングステン膜３０１を堆
積する。次に、図３の（ｂ）に示すように、タングステ
ン膜３０１，層間絶縁膜２０６および上層の第２の中間
金属層２０５をフッ素含有ガス、例えばＣＨＦ3 と酸素
の混合ガスで反応性イオンエッチングで加工しビアホー
ル２０７を開孔し、第１の銅層２０４の表面を露出す
る。次に、図３の（ｃ）に示すように、酸素ガスプラズ
マで露出した銅表面を約１０〜２０ｎｍ酸化し銅酸化膜
２０８を形成する。次に、図３の（ｄ）に示すように、
フェリシアン化カリウムおよび水酸化カリウムの水溶液
でタングステン膜３０１を除去し、次にアンモニア水溶
液で該銅酸化膜２０８を除去し、上で説明したような銅
の化学気相成長装置に本試料を導入し、すでに公知の銅
の選択ＣＶＤを行い、図３の（ｅ）に示すように、ビア
ホール２０７を第２の銅層２０９で充填する。標準的な
条件としては、原料温度を９０℃に設定し、水素１００
ｃｃ／ｍｉｎと水蒸気１０ｃｃ／ｍｉｎと共に原料を反
応室に導入し、反応室の圧力２０００Ｐａ、基板温度３
９０℃で銅を堆積する。
製造工程を終えた半導体基板２０１上の絶縁膜２０２の
上に密着性向上のための下層の第１の中間金属層２０３
（例えばタングステン，窒化チタンまたはタンタル）、
第１の銅層２０４、上層の第２の中間金属層２０５（例
えばタンタル，窒化チタン）よりなる第１層配線層を連
続的にスパッタで形成し反応性イオンエッチングで加工
した後、層間絶縁膜２０６（例えばプラズマＣＶＤで堆
積したシリコン酸化膜または窒化膜）を堆積し、さらに
上層に第１の金属層としてのタングステン膜３０１を堆
積する。次に、図３の（ｂ）に示すように、タングステ
ン膜３０１，層間絶縁膜２０６および上層の第２の中間
金属層２０５をフッ素含有ガス、例えばＣＨＦ3 と酸素
の混合ガスで反応性イオンエッチングで加工しビアホー
ル２０７を開孔し、第１の銅層２０４の表面を露出す
る。次に、図３の（ｃ）に示すように、酸素ガスプラズ
マで露出した銅表面を約１０〜２０ｎｍ酸化し銅酸化膜
２０８を形成する。次に、図３の（ｄ）に示すように、
フェリシアン化カリウムおよび水酸化カリウムの水溶液
でタングステン膜３０１を除去し、次にアンモニア水溶
液で該銅酸化膜２０８を除去し、上で説明したような銅
の化学気相成長装置に本試料を導入し、すでに公知の銅
の選択ＣＶＤを行い、図３の（ｅ）に示すように、ビア
ホール２０７を第２の銅層２０９で充填する。標準的な
条件としては、原料温度を９０℃に設定し、水素１００
ｃｃ／ｍｉｎと水蒸気１０ｃｃ／ｍｉｎと共に原料を反
応室に導入し、反応室の圧力２０００Ｐａ、基板温度３
９０℃で銅を堆積する。
【００２４】さらに、図３の（ｆ）に示すように、第１
の配線の場合と同様の方法により同様の構造の第２層の
金属配線２１０，２１１および２１２を形成することが
できる。
の配線の場合と同様の方法により同様の構造の第２層の
金属配線２１０，２１１および２１２を形成することが
できる。
【００２５】〔実施例３〕本発明による多層配線ビア埋
め込みの工程の他の例を図４に示す。
め込みの工程の他の例を図４に示す。
【００２６】図４の（ａ）に示すように、トランジスタ
製造工程を終えた半導体基板２０１上の絶縁膜２０２の
上に密着性向上のための下層の第１の中間金属層２０３
（例えばタングステン，窒化チタン，タンタル）、第１
の銅層２０４上層の第２の中間金属層２０５（例えばタ
ンタル，窒化チタン）よりなる第１層配線層を連続的に
スパッタで形成し反応性イオンエッチングで加工した
後、層間絶縁膜２０６（例えばプラズマＣＶＤで堆積し
たシリコン酸化膜または窒化膜）を堆積しさらに上層に
第１の金属層としてのタングステン膜３０１を堆積す
る。次に、図４の（ｂ）に示すように、タングステン膜
３０１，層間絶縁膜２０６をフッ素含有ガス、例えばＣ
ＨＦ3 と酸素の混合ガスで反応性イオンエッチングで加
工しビアホール２０７を開孔し、上層の第２の中間金属
層２０５を露出する。次に、図４の（ｃ）に示すよう
に、塩素含有ガスを用いた反応性イオンエッチングを基
板温度２００℃以上に加熱しながら塩素含有ガスによる
反応性イオンエッチングにより第２の中間金属層２０５
を除去して、第１の銅層２０４の表面を露出する。次
に、図４の（ｄ）に示すように、フェリシアン化カリウ
ムおよび水酸化カリウムの水溶液でタングステン膜３０
１そ除去し、次にアンモニア水溶液で銅自然酸化膜を除
去し、上で説明したような銅の化学気相成長装置に本試
料を導入し、すでに公知の銅の選択ＣＶＤを行い、図４
の（ｅ）に示すように、ビアホール２０７を第２の銅層
２０９で充填する。標準的な条件としては、原料温度を
９０℃に設定し、水素１００ｃｃ／ｍｉｎと水蒸気１０
ｃｃ／ｍｉｎと共に原料を反応室に導入し、反応室の圧
力２０００Ｐａ、基板温度３９０℃で銅を堆積する。
製造工程を終えた半導体基板２０１上の絶縁膜２０２の
上に密着性向上のための下層の第１の中間金属層２０３
（例えばタングステン，窒化チタン，タンタル）、第１
の銅層２０４上層の第２の中間金属層２０５（例えばタ
ンタル，窒化チタン）よりなる第１層配線層を連続的に
スパッタで形成し反応性イオンエッチングで加工した
後、層間絶縁膜２０６（例えばプラズマＣＶＤで堆積し
たシリコン酸化膜または窒化膜）を堆積しさらに上層に
第１の金属層としてのタングステン膜３０１を堆積す
る。次に、図４の（ｂ）に示すように、タングステン膜
３０１，層間絶縁膜２０６をフッ素含有ガス、例えばＣ
ＨＦ3 と酸素の混合ガスで反応性イオンエッチングで加
工しビアホール２０７を開孔し、上層の第２の中間金属
層２０５を露出する。次に、図４の（ｃ）に示すよう
に、塩素含有ガスを用いた反応性イオンエッチングを基
板温度２００℃以上に加熱しながら塩素含有ガスによる
反応性イオンエッチングにより第２の中間金属層２０５
を除去して、第１の銅層２０４の表面を露出する。次
に、図４の（ｄ）に示すように、フェリシアン化カリウ
ムおよび水酸化カリウムの水溶液でタングステン膜３０
１そ除去し、次にアンモニア水溶液で銅自然酸化膜を除
去し、上で説明したような銅の化学気相成長装置に本試
料を導入し、すでに公知の銅の選択ＣＶＤを行い、図４
の（ｅ）に示すように、ビアホール２０７を第２の銅層
２０９で充填する。標準的な条件としては、原料温度を
９０℃に設定し、水素１００ｃｃ／ｍｉｎと水蒸気１０
ｃｃ／ｍｉｎと共に原料を反応室に導入し、反応室の圧
力２０００Ｐａ、基板温度３９０℃で銅を堆積する。
【００２７】さらに、図４の（ｆ）に示すように、第１
の配線と同様の方法により同様の構造の第２層の金属配
線２１０，２１１および２１２を形成することができ
る。
の配線と同様の方法により同様の構造の第２層の金属配
線２１０，２１１および２１２を形成することができ
る。
【００２８】〔実施例４〕本発明による多層配線ビア埋
め込みの工程の他の例を図５に示す。
め込みの工程の他の例を図５に示す。
【００２９】図５の（ａ）に示すように、トランジスタ
製造工程を終えた半導体基板２０１上の絶縁膜２０２の
上に密着性向上のための下層の第１の中間金属層２０３
（例えばタングステン，窒化チタン，タンタル）、第１
の銅層２０４、上層の第２の中間金属層２０５（例えば
タンタル，窒化チタン）よりなる第１層配線層を連続的
にスパッタで形成し、反応性イオンエッチングで加工し
た後、窒化チタン膜を堆積し、異方性加工により窒化チ
タン膜３０２を第１の銅層の側壁に残し、層間絶縁膜２
０６（例えばプラズマＣＶＤで堆積したシリコン酸化膜
または窒化膜）を堆積し、さらに上層に第１の金属層と
してのタングステン膜３０１を堆積する。次に、図５の
（ｂ）に示すように、タングステン膜３０１，層間絶縁
膜２０６および上層金属２０５をフッ素含有ガス、例え
ばＣＨＦ3 と酸素の混合ガスで反応性イオンエッチング
で加工したビアホール２０７を開孔し、続けて窒化チタ
ンを堆積した後、フッ素を含有するガスによる反応性イ
オンエッチングで異方性加工し、ビアホール側壁に窒化
チタン膜３０３を残し、かつビアホール底部に第１銅層
２０４の表面を露出する。次に、図５の（ｃ）に示すよ
うに、酸素ガスプラズマで、露出した銅表面を約１０〜
２０ｎｍ酸化し銅酸化膜２０８を形成する。次に、図５
の（ｄ）に示すように、フェリシアン化カリウムおよび
水酸化カリウムの水溶液でタングステン膜３０１を除去
し、次にアンモニア水溶液で該銅酸化膜２０８を除去
し、上で説明したような銅の化学気相成長装置に本試料
を導入し、すでに公知の銅の選択ＣＶＤを行い、図５の
（ｅ）に示すように、ビアホール２０７の銅２０９で充
填する。標準的な条件としては、原料温度を９０℃に設
定し、水素１００ｃｃ／ｍｉｎと水蒸気１０ｃｃ／ｍｉ
ｎと共に原料を反応室に導入し、反応室の圧力２０００
Ｐａ、基板温度３９０℃で銅を堆積する。
製造工程を終えた半導体基板２０１上の絶縁膜２０２の
上に密着性向上のための下層の第１の中間金属層２０３
（例えばタングステン，窒化チタン，タンタル）、第１
の銅層２０４、上層の第２の中間金属層２０５（例えば
タンタル，窒化チタン）よりなる第１層配線層を連続的
にスパッタで形成し、反応性イオンエッチングで加工し
た後、窒化チタン膜を堆積し、異方性加工により窒化チ
タン膜３０２を第１の銅層の側壁に残し、層間絶縁膜２
０６（例えばプラズマＣＶＤで堆積したシリコン酸化膜
または窒化膜）を堆積し、さらに上層に第１の金属層と
してのタングステン膜３０１を堆積する。次に、図５の
（ｂ）に示すように、タングステン膜３０１，層間絶縁
膜２０６および上層金属２０５をフッ素含有ガス、例え
ばＣＨＦ3 と酸素の混合ガスで反応性イオンエッチング
で加工したビアホール２０７を開孔し、続けて窒化チタ
ンを堆積した後、フッ素を含有するガスによる反応性イ
オンエッチングで異方性加工し、ビアホール側壁に窒化
チタン膜３０３を残し、かつビアホール底部に第１銅層
２０４の表面を露出する。次に、図５の（ｃ）に示すよ
うに、酸素ガスプラズマで、露出した銅表面を約１０〜
２０ｎｍ酸化し銅酸化膜２０８を形成する。次に、図５
の（ｄ）に示すように、フェリシアン化カリウムおよび
水酸化カリウムの水溶液でタングステン膜３０１を除去
し、次にアンモニア水溶液で該銅酸化膜２０８を除去
し、上で説明したような銅の化学気相成長装置に本試料
を導入し、すでに公知の銅の選択ＣＶＤを行い、図５の
（ｅ）に示すように、ビアホール２０７の銅２０９で充
填する。標準的な条件としては、原料温度を９０℃に設
定し、水素１００ｃｃ／ｍｉｎと水蒸気１０ｃｃ／ｍｉ
ｎと共に原料を反応室に導入し、反応室の圧力２０００
Ｐａ、基板温度３９０℃で銅を堆積する。
【００３０】さらに、図５の（ｆ）に示すように、第１
の配線と同様の方法により同様の構造の第２層の金属配
線２１０，２１１，２１２および３０４を形成すること
ができる。
の配線と同様の方法により同様の構造の第２層の金属配
線２１０，２１１，２１２および３０４を形成すること
ができる。
【００３１】上記実施例２〜４において、第１の金属層
としてのタングステン膜３０１は、層間絶縁膜表面が上
記酸素プラズマまたは塩素含有プラズマにさらされるこ
とで活性化し、後の銅の選択化学気相成長時の選択性が
失われることを防ぐため、層間絶縁膜上にタングステン
膜を堆積し、上記プラズマ処理による層間絶縁膜表面の
変質を防ぎかつ、プラズマ処理後に湿式エッチングでタ
ングステンのみを選択的に除去することで良好な選択性
を維持する役割を担っており、タングステンのほかにモ
リブデンも使用することもできる。
としてのタングステン膜３０１は、層間絶縁膜表面が上
記酸素プラズマまたは塩素含有プラズマにさらされるこ
とで活性化し、後の銅の選択化学気相成長時の選択性が
失われることを防ぐため、層間絶縁膜上にタングステン
膜を堆積し、上記プラズマ処理による層間絶縁膜表面の
変質を防ぎかつ、プラズマ処理後に湿式エッチングでタ
ングステンのみを選択的に除去することで良好な選択性
を維持する役割を担っており、タングステンのほかにモ
リブデンも使用することもできる。
【００３２】また、上記実施例１〜４においては、配線
層の銅表面の汚染を除去するのに塩素を含むプラズマ処
理を用いているが、この塩素プラズマ処理温度について
は、図６を参考に設定することができる。図６は、塩化
銅の固相、気相の平衡定数をＪＡＮＡＦのデータを元に
グラフにしたものである。図６から、３量体の形で蒸発
することがわかる。装置形状、反応条件で若干の差はあ
るが、２００℃以上で塩化銅が表面に析出することな
く、表面を清浄化することができる。実際に２００℃で
の塩素プラズマ処理では良好な結果が得られている。
層の銅表面の汚染を除去するのに塩素を含むプラズマ処
理を用いているが、この塩素プラズマ処理温度について
は、図６を参考に設定することができる。図６は、塩化
銅の固相、気相の平衡定数をＪＡＮＡＦのデータを元に
グラフにしたものである。図６から、３量体の形で蒸発
することがわかる。装置形状、反応条件で若干の差はあ
るが、２００℃以上で塩化銅が表面に析出することな
く、表面を清浄化することができる。実際に２００℃で
の塩素プラズマ処理では良好な結果が得られている。
【００３３】本発明では四塩化珪素と窒素の混合ガスで
３から５Ｐａの圧力、基板温度２００から２５０℃、電
力１００から２００Ｗで塩素プラズマ処理を行うことが
できる。
３から５Ｐａの圧力、基板温度２００から２５０℃、電
力１００から２００Ｗで塩素プラズマ処理を行うことが
できる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
銅選択成長を用いた銅多層配線を信頼性良く形成するこ
とが可能となり、ＬＳＩ生産ラインにおいて技術的およ
び経済的に顕著な進歩をもたらす。
銅選択成長を用いた銅多層配線を信頼性良く形成するこ
とが可能となり、ＬＳＩ生産ラインにおいて技術的およ
び経済的に顕著な進歩をもたらす。
【図１】本発明に用いた半導体装置の製造装置の模式的
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明を適用した多層配線ビア埋め込みを説明
する図である。
する図である。
【図３】本発明を適用した多層配線ビア埋め込みを説明
する図である。
する図である。
【図４】本発明を適用した多層配線ビア埋め込みを説明
する図である。
する図である。
【図５】本発明を適用した多層配線ビア埋め込みを説明
する図である。
する図である。
【図６】塩化銅の固相、気相の平衡定数を示すグラフで
ある。
ある。
１０１ 反応室 １０２ 排気孔 １０３ 基板ホルダ １０４ 基板 １０５ 板ばね １０６ ヒータ １０７ 原料容器 １０８ 原料 １０９ ガス噴射板 １１０ パイプ １１１ バルブ １１２ ガス噴射口 １１３ ヒータ １１４ ヒータ １１５ パイプ １１６ Ｏリング １１７ マスフローコントローラ １１８ マスフローコントローラ １１９ バルブ ２０１ 半導体基板 ２０２ 絶縁膜 ２０３ 第１の中間金属層 ２０４ 第１の銅層 ２０５ 第２の中間金属層 ２０６ 層間絶縁膜 ２０７ ビアホール ２０８ 銅酸化膜 ２０９ 第２の銅層 ２１０，２１１，２１２，３０４ 第２層の金属配線 ３０１ 第１の金属層 ３０２ 窒化チタン膜 ３０３ 窒化チタン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ａ 7514−4Ｍ
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に形成する配線の主材料として銅
を用い、かつ層間絶縁膜と銅との密着性向上のための中
間金属層を含む多層配線構造を有する半導体装置におい
て、 金属配線層の銅層を挟む上下の中間金属層のうち少なく
とも上層の中間金属層の主材料として、フッ素含有プラ
ズマまたは塩素含有プラズマで反応揮発し、かつアンモ
ニア水溶液に対して安定な金属または導電性金属化合物
を用いることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、 前記少なくとも上層の中間金属層を構成する材料は、タ
ンタルおよび窒化チタンからなる群から選ばれたもので
あることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 基板上に形成する配線の主材料として銅
を用い、かつ層間絶縁膜と銅との密着性向上のための中
間金属層を含む多層配線構造を有する半導体装置の製造
方法において、 第１の中間金属層、第１の銅層および第２の中間金属層
の積層構造からなる第１層配線層と、該第１層配線層の
上に層間絶縁膜を形成する工程と、 フッ素含有ガスによるドライエッチングにより前記層間
絶縁膜から前記第１層配線層の前記第２の中間金属層ま
でを反応揮発させてビアホールを開孔し、前記第１の銅
層の表面を露出する工程と、 該露出した第１の銅層の表面を酸素を含有するプラズマ
により酸化して酸化膜を形成する工程と、 該酸化膜をアンモニア水溶液により除去する工程と、 前記酸化膜の除去をされた第１の銅層上に化学気相成長
で第２の銅層を選択成長させ前記ビアホールの埋め込み
を行う工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項４】 基板上に形成する配線の主材料として銅
を用い、かつ層間絶縁膜と銅との密着性向上のための中
間金属層を含む多層配線構造を有する半導体装置の製造
方法において、 第１の中間金属層、第１の銅層および第２の中間金属層
の積層構造からなる第１層配線層と、該第１層配線層の
上に層間絶縁膜および第１の金属層とを順次堆積する工
程と、 フッ素含有ガスによるドライエッチングにより前記第１
の金属層から前記第１層配線層の第２の中間金属層まで
を反応揮発させてビアホールを開孔し、前記第１の銅層
の表面を露出する工程と、 該露出した第１の銅層の表面を酸素を含有するプラズマ
により酸化して酸化膜を形成する工程と、 前記第１の金属層を、フェリシアン化カリウムおよび水
酸化カリウムを含有するエッチャントによるウェットエ
ッチングにより除去する工程と、 前記第１の銅層の表面上の酸化膜をアンモニア水溶液に
より除去する工程と、 前記酸化膜の除去をされた第１の銅層上に化学気相成長
で第２の銅層を選択成長させ前記ビアホールの埋め込み
を行う工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項５】 基板上に形成する配線の主材料として銅
を用い、かつ層間絶縁膜と銅との密着性向上のための中
間金属層を含む多層配線構造を有する半導体装置の製造
方法において、 第１の中間金属層、第１の銅層および第２の中間金属層
の積層構造からなる第１層配線層と、該第１層配線層の
上に層間絶縁膜および第１の金属層とを順次堆積する工
程と、 フッ素含有ガスによるドライエッチングにより前記第１
の金属層および前記層間絶縁膜を反応揮発させてビアホ
ールを開孔し、前記第２の中間金属層の表面を露出する
工程と、 該露出した第２の中間金属層を、２００℃以上の温度で
の塩素を含有するプラズマにより除去して前記第１の銅
層の表面を露出する工程と、 前記第１の金属層を、フェリシアン化カリウムおよび水
酸化カリウムを含有するエッチャントによるウェットエ
ッチングにより除去する工程と、 前記第１の銅層の表面上の自然酸化膜をアンモニア水溶
液により除去する工程と、 前記自然酸化膜の除去をされた第１の銅層上に化学気相
成長で第２の銅層を選択成長させ前記ビアホールの埋め
込みを行う工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項６】 基板上に形成する配線の主材料として銅
を用い、かつ層間絶縁膜と銅との密着性向上のための中
間金属層を含む多層配線構造を有する半導体装置の製造
方法において、 第１の中間金属層、第１の銅層および第２の中間金属層
の積層構造からなる第１層配線層と、該第１層配線層の
上に層間絶縁膜および第１の金属層とを順次堆積する工
程と、 フッ素含有ガスによるドライエッチングにより前記第１
の金属層から前記第１層配線層の第２の中間金属層まで
を反応揮発させてビアホールを開孔し、前記第１の銅層
の表面を露出する工程と、 窒化チタン膜を堆積した後、該窒化チタン膜に対しフッ
素含有ガスによるドライエッチングによる異方性加工を
施して前記ビアホールの底面に前記第１の銅層の表面を
露出させると共に前記ビアホールの内壁面のみに前記窒
化チタン膜を残す工程と、 該露出した第１の銅層の表面を酸素を含有するプラズマ
により酸化して酸化膜を形成する工程と、 前記第１の金属層を、フェリシアン化カリウムおよび水
酸化カリウムを含有するエッチャントによるウェットエ
ッチングにより除去する工程と、 前記第１の銅層の表面上の酸化膜をアンモニア水溶液に
より除去する工程と、 前記酸化膜の除去をされた第１の銅層上に化学気相成長
で第２の銅層を選択成長させ前記ビアホールの埋め込み
を行う工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01085193A JP3287042B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01085193A JP3287042B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | 半導体装置の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06224193A true JPH06224193A (ja) | 1994-08-12 |
| JP3287042B2 JP3287042B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=11761862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01085193A Expired - Lifetime JP3287042B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3287042B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6054652A (en) * | 1997-04-18 | 2000-04-25 | Fujitsu Limited | Thin-film multi-layer substrate and electronic device |
| US6124204A (en) * | 1998-05-21 | 2000-09-26 | United Silicon Incorporated | Method of removing copper oxide within via hole |
| KR100341849B1 (ko) * | 1999-11-05 | 2002-06-26 | 박종섭 | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| CN106053068B (zh) * | 2016-06-07 | 2019-01-29 | 浙江工业大学 | 动力头实验装置 |
-
1993
- 1993-01-26 JP JP01085193A patent/JP3287042B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6054652A (en) * | 1997-04-18 | 2000-04-25 | Fujitsu Limited | Thin-film multi-layer substrate and electronic device |
| US6124204A (en) * | 1998-05-21 | 2000-09-26 | United Silicon Incorporated | Method of removing copper oxide within via hole |
| KR100341849B1 (ko) * | 1999-11-05 | 2002-06-26 | 박종섭 | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
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