JPH06318592A - 半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法 - Google Patents
半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法Info
- Publication number
- JPH06318592A JPH06318592A JP10822493A JP10822493A JPH06318592A JP H06318592 A JPH06318592 A JP H06318592A JP 10822493 A JP10822493 A JP 10822493A JP 10822493 A JP10822493 A JP 10822493A JP H06318592 A JPH06318592 A JP H06318592A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- wiring
- wiring structure
- barrier film
- nitride
- 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- Withdrawn
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】Ｃｕ配線の比抵抗の上昇を抑えて、配線の外面
をバリア膜で被覆する半導体集積回路のＣｕ配線構造体
の製造方法を提供する。 【構成】絶縁膜１２の表面全体に、Ｗ膜１４を形成し、
このＷ膜１４の表面に、窒化Ｃｕ（Ｃｕ−Ｎ）膜１６を
成長させる。この窒化Ｃｕ膜１６には、窒素が約７ａ
ｔ．％含まれている。その後、下地膜１４ａとＣｕ配線
１６ａを形成する。さらにその後、下地膜１４ａとＣｕ
配線１６ａの外面のみにＷ膜を選択的に４００Å成長さ
せてＷ被覆膜１８を形成する。Ｗ被覆膜１８が形成され
たＣｕ配線構造体に、Ｈ2 ガス雰囲気中で６００℃×１
ｈの熱処理を施すことにより、Ｃｕ配線中の窒素がＷ被
覆膜１８のＷと反応して化合物（Ｗ−Ｎ）が形成され、
Ｃｕの拡散バリア性に優れた配線構造体を得る。
をバリア膜で被覆する半導体集積回路のＣｕ配線構造体
の製造方法を提供する。 【構成】絶縁膜１２の表面全体に、Ｗ膜１４を形成し、
このＷ膜１４の表面に、窒化Ｃｕ（Ｃｕ−Ｎ）膜１６を
成長させる。この窒化Ｃｕ膜１６には、窒素が約７ａ
ｔ．％含まれている。その後、下地膜１４ａとＣｕ配線
１６ａを形成する。さらにその後、下地膜１４ａとＣｕ
配線１６ａの外面のみにＷ膜を選択的に４００Å成長さ
せてＷ被覆膜１８を形成する。Ｗ被覆膜１８が形成され
たＣｕ配線構造体に、Ｈ2 ガス雰囲気中で６００℃×１
ｈの熱処理を施すことにより、Ｃｕ配線中の窒素がＷ被
覆膜１８のＷと反応して化合物（Ｗ−Ｎ）が形成され、
Ｃｕの拡散バリア性に優れた配線構造体を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路のＣｕ
配線構造体の製造方法に関する。
配線構造体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体集積回路の配線の材料とし
てはＡｌ、またはＡｌにＳｉやＣｕなどを添加したＡｌ
合金が使用されている。このような配線は、Ａｌが主な
材料として使用されているため、配線の許容電流密度は
（２〜３）×１０5 Ａ／ｃｍ2以下に制限されている。
この理由は、この配線に上記許容電流密度を越える電流
を流すと、エレクトロマイグレーションによりこの配線
が断線してしまうためである。高い電流密度で電流を流
すために、配線材料としてＡｌ中に０．１〜５％のＣｕ
を添加したＡｌ−Ｃｕ合金が使用されることがあるが、
エレクトロマイグレーションに対する耐性は満足できる
ものではない。しかも、許容しうる電流密度は改善され
るものの配線の比抵抗は増加し、発熱に伴う信頼性低下
の問題が生じる。
てはＡｌ、またはＡｌにＳｉやＣｕなどを添加したＡｌ
合金が使用されている。このような配線は、Ａｌが主な
材料として使用されているため、配線の許容電流密度は
（２〜３）×１０5 Ａ／ｃｍ2以下に制限されている。
この理由は、この配線に上記許容電流密度を越える電流
を流すと、エレクトロマイグレーションによりこの配線
が断線してしまうためである。高い電流密度で電流を流
すために、配線材料としてＡｌ中に０．１〜５％のＣｕ
を添加したＡｌ−Ｃｕ合金が使用されることがあるが、
エレクトロマイグレーションに対する耐性は満足できる
ものではない。しかも、許容しうる電流密度は改善され
るものの配線の比抵抗は増加し、発熱に伴う信頼性低下
の問題が生じる。
【０００３】一方、配線の耐エレクトロマイグレーショ
ン性を向上させるために、Ａｌ配線やＡｌ合金配線に代
えて、耐エレクトロマイグレーション性が高く、抵抗が
低い実質的にＣｕからなるＣｕ配線を用いることが提案
されている。
ン性を向上させるために、Ａｌ配線やＡｌ合金配線に代
えて、耐エレクトロマイグレーション性が高く、抵抗が
低い実質的にＣｕからなるＣｕ配線を用いることが提案
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしＣｕは、Ａｌに
比べるとＳｉ（基板）又はＳｉＯ2 （絶縁膜）中へ拡散
しやすく、このためトランジスタの正常な動作を妨げる
という問題が生じる。この問題を解決するために、Ｃｕ
の拡散防止膜を使用することが提案されている。この中
で、Ｃｕ配線にＴｉ、Ｚｒ等の金属をイオン注入して窒
素雰囲気で熱処理することにより、Ｃｕ配線の周囲に窒
化物バリア膜を形成することが提案されている（特開平
１−２３１３５１号公報参照）。Ｃｕ配線にイオン注入
された全ての金属イオンをＣｕ配線内部からこのＣｕ配
線の周囲に偏析させ窒化物バリア膜を形成するために
は、注入する金属イオン量と熱処理温度の精密な制御が
必要であり、熱処理条件によってはＴｉ、ＺｒのＣｕ内
部への再拡散が生じて配線の比抵抗が上昇するという問
題がある。また、金属の窒化物や硼化物を直接Ｃｕの周
囲に成膜する技術も知られているが（特開平１−２０２
８４１号公報参照）、この技術では金属の窒化物又は硼
化物の比抵抗はＣｕに比べて大きいため、実効的な配線
抵抗を上昇させない程度に薄いバリア膜を成膜すること
が困難であり、したがって配線全体の抵抗が上昇してし
まうという問題がある。
比べるとＳｉ（基板）又はＳｉＯ2 （絶縁膜）中へ拡散
しやすく、このためトランジスタの正常な動作を妨げる
という問題が生じる。この問題を解決するために、Ｃｕ
の拡散防止膜を使用することが提案されている。この中
で、Ｃｕ配線にＴｉ、Ｚｒ等の金属をイオン注入して窒
素雰囲気で熱処理することにより、Ｃｕ配線の周囲に窒
化物バリア膜を形成することが提案されている（特開平
１−２３１３５１号公報参照）。Ｃｕ配線にイオン注入
された全ての金属イオンをＣｕ配線内部からこのＣｕ配
線の周囲に偏析させ窒化物バリア膜を形成するために
は、注入する金属イオン量と熱処理温度の精密な制御が
必要であり、熱処理条件によってはＴｉ、ＺｒのＣｕ内
部への再拡散が生じて配線の比抵抗が上昇するという問
題がある。また、金属の窒化物や硼化物を直接Ｃｕの周
囲に成膜する技術も知られているが（特開平１−２０２
８４１号公報参照）、この技術では金属の窒化物又は硼
化物の比抵抗はＣｕに比べて大きいため、実効的な配線
抵抗を上昇させない程度に薄いバリア膜を成膜すること
が困難であり、したがって配線全体の抵抗が上昇してし
まうという問題がある。
【０００５】本発明は、上記事情に鑑み、Ｃｕ配線の比
抵抗の上昇を抑えて、配線の外面をバリア膜で被覆する
半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法を提供する
ことを目的とする。
抵抗の上昇を抑えて、配線の外面をバリア膜で被覆する
半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法
は、半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法におい
て、（１）絶縁膜上に金属バリア膜を形成し、（２）該
金属バリア膜上に、窒化Ｃｕ、硼化Ｃｕ、及び炭化Ｃｕ
から選ばれた配線膜を成膜して配線を形成し、（３）該
配線に金属バリア膜を被覆し、（４）該金属バリア膜が
被覆されたＣｕ配線構造体に熱処理を施して、配線に含
まれる窒素、硼素、及び炭素から選ばれた元素と前記金
属バリア膜とを反応させて、前記金属バリア膜の一部を
窒化物膜、硼化物膜、及び炭化物膜から選ばれた化合物
膜にすることを特徴とするものである。
の本発明の半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法
は、半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法におい
て、（１）絶縁膜上に金属バリア膜を形成し、（２）該
金属バリア膜上に、窒化Ｃｕ、硼化Ｃｕ、及び炭化Ｃｕ
から選ばれた配線膜を成膜して配線を形成し、（３）該
配線に金属バリア膜を被覆し、（４）該金属バリア膜が
被覆されたＣｕ配線構造体に熱処理を施して、配線に含
まれる窒素、硼素、及び炭素から選ばれた元素と前記金
属バリア膜とを反応させて、前記金属バリア膜の一部を
窒化物膜、硼化物膜、及び炭化物膜から選ばれた化合物
膜にすることを特徴とするものである。
【０００７】ここで、窒化Ｃｕ、硼化Ｃｕ、及び炭化Ｃ
ｕは、Ｃｕにそれぞれ窒素、硼素、及び炭素が固溶体ま
たは混合物などの形で含有されているもの、一部のみが
化合物化しているものも含む概念である。また、金属バ
リア膜として利用可能な金属元素は特に限定されない
が、Ｎ、Ｂ、Ｃ元素との親和性が大きいＺｒ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗ等が好ましく、例えば、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｔａ−Ｗ合金、Ｎｂ、Ｍｏ、又はＴｉが一種類
以上添加されたＴａ合金、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、又はＰｂ
が一種類以上添加されたＷ合金、Ｎｂ、Ｍｏが一種類以
上添加されたＴａ−Ｗ合金が好ましい。
ｕは、Ｃｕにそれぞれ窒素、硼素、及び炭素が固溶体ま
たは混合物などの形で含有されているもの、一部のみが
化合物化しているものも含む概念である。また、金属バ
リア膜として利用可能な金属元素は特に限定されない
が、Ｎ、Ｂ、Ｃ元素との親和性が大きいＺｒ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗ等が好ましく、例えば、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｔａ−Ｗ合金、Ｎｂ、Ｍｏ、又はＴｉが一種類
以上添加されたＴａ合金、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、又はＰｂ
が一種類以上添加されたＷ合金、Ｎｂ、Ｍｏが一種類以
上添加されたＴａ−Ｗ合金が好ましい。
【０００８】
【作用】本発明は、Ｎ、Ｂ、Ｃ元素はＴｉ、Ｚｒ元素等
に比べて原子半径が小さく、Ｃｕ中を移動しやすいこと
を利用したものである。本発明によれば、窒化Ｃｕ等を
成膜して配線を形成し、熱処理することにより配線に含
まれる窒素、硼素、及び炭素と金属バリア膜とを反応さ
せているため、Ｃｕ中の元素の残留率が少なく、従って
比抵抗上昇の恐れもない。また、バリア膜全体を窒化、
硼化、又は炭化する必要はないため、Ｃｕ中のＮ、Ｂ、
Ｃ元素量を制御することによって窒化、硼化、又は炭化
バリア膜厚を薄くすることが可能であり、配線全体の比
抵抗上昇を押えることができる。
に比べて原子半径が小さく、Ｃｕ中を移動しやすいこと
を利用したものである。本発明によれば、窒化Ｃｕ等を
成膜して配線を形成し、熱処理することにより配線に含
まれる窒素、硼素、及び炭素と金属バリア膜とを反応さ
せているため、Ｃｕ中の元素の残留率が少なく、従って
比抵抗上昇の恐れもない。また、バリア膜全体を窒化、
硼化、又は炭化する必要はないため、Ｃｕ中のＮ、Ｂ、
Ｃ元素量を制御することによって窒化、硼化、又は炭化
バリア膜厚を薄くすることが可能であり、配線全体の比
抵抗上昇を押えることができる。
【０００９】また、Ｃｕ膜中へのＮ、Ｂ、Ｃ元素の添加
方法には、Ｃｕの反応性スパッタリング、ＣｕとＢ、又
はＣｕとＣの同時スパッタリング、ＣｕとＢ、又はＣｕ
とＣの合金のスパッタリング、イオンアシストによるＣ
ｕ膜の成膜、Ｃｕ膜成膜後のイオン注入、プラズマ照射
などがあり、限定されるものではない。
方法には、Ｃｕの反応性スパッタリング、ＣｕとＢ、又
はＣｕとＣの同時スパッタリング、ＣｕとＢ、又はＣｕ
とＣの合金のスパッタリング、イオンアシストによるＣ
ｕ膜の成膜、Ｃｕ膜成膜後のイオン注入、プラズマ照射
などがあり、限定されるものではない。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 ［第１実施例］図１を参照して、本発明の第１実施例を
説明する。図１は、本発明によるＣｕ配線構造体の製造
方法の一例を示す断面図である。
説明する。図１は、本発明によるＣｕ配線構造体の製造
方法の一例を示す断面図である。
【００１１】図１（ａ）に示されるように、Ｓｉ基板１
０の表面に５０００ÅのＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｐｈｏｓｐ
ｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）の絶縁膜１２を形
成する。この絶縁膜１２の表面全体に、全圧２ｍＴｏｒ
ｒのＡｒ雰囲気中でＲＦマグネトロンスパッタリングに
より、成膜速度１０Å／ｓで膜厚５００ÅのＷ膜１４を
形成する。このＷ膜１４の表面に、全圧２ｍＴｏｒｒで
９０％Ａｒ＋１０％Ｎ 2 の雰囲気中でＲＦマグネトロン
スパッタリングによって成膜速度６０Å／ｓで６０００
Åの厚さの窒化Ｃｕ（Ｃｕ−Ｎ）膜１６を成長させる。
この窒化Ｃｕ膜１６には、窒素が約７ａｔ．％含まれて
いる。その後、図１（ｂ）に示されるように、Ｗ膜１４
と窒化Ｃｕ膜１６をパターニングして下地膜１４ａとＣ
ｕ配線１６ａを形成する。さらにその後、図１（ｃ）に
示されるように、ＣＶＤ法により下地膜１４ａとＣｕ配
線１６ａの外面のみにＷ膜を選択的に４００Å成長させ
てＷ被覆膜１８を形成する。このＷ被覆膜１８は、試料
温度を２００〜４００℃にし、ＷＦ6 とＨ2 の混合ガス
を成膜室へ供給し、この混合ガスの圧力を１Ｔｏｒｒ以
下にして形成する。この成膜方法によると界面反応が律
速になり、下地膜１４ａとＣｕ配線１６ａの外面のみに
Ｗを選択成長させることができる。Ｗ被覆膜１８が形成
されたＣｕ配線構造体に、Ｈ2 ガス雰囲気中で６００℃
×１ｈの熱処理を施すことにより、Ｃｕ配線中の窒素が
Ｗ被覆膜１８のＷと反応して化合物（Ｗ−Ｎ）が形成さ
れ、Ｃｕの拡散バリア性に優れた配線構造体が得られ
る。
０の表面に５０００ÅのＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｐｈｏｓｐ
ｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）の絶縁膜１２を形
成する。この絶縁膜１２の表面全体に、全圧２ｍＴｏｒ
ｒのＡｒ雰囲気中でＲＦマグネトロンスパッタリングに
より、成膜速度１０Å／ｓで膜厚５００ÅのＷ膜１４を
形成する。このＷ膜１４の表面に、全圧２ｍＴｏｒｒで
９０％Ａｒ＋１０％Ｎ 2 の雰囲気中でＲＦマグネトロン
スパッタリングによって成膜速度６０Å／ｓで６０００
Åの厚さの窒化Ｃｕ（Ｃｕ−Ｎ）膜１６を成長させる。
この窒化Ｃｕ膜１６には、窒素が約７ａｔ．％含まれて
いる。その後、図１（ｂ）に示されるように、Ｗ膜１４
と窒化Ｃｕ膜１６をパターニングして下地膜１４ａとＣ
ｕ配線１６ａを形成する。さらにその後、図１（ｃ）に
示されるように、ＣＶＤ法により下地膜１４ａとＣｕ配
線１６ａの外面のみにＷ膜を選択的に４００Å成長させ
てＷ被覆膜１８を形成する。このＷ被覆膜１８は、試料
温度を２００〜４００℃にし、ＷＦ6 とＨ2 の混合ガス
を成膜室へ供給し、この混合ガスの圧力を１Ｔｏｒｒ以
下にして形成する。この成膜方法によると界面反応が律
速になり、下地膜１４ａとＣｕ配線１６ａの外面のみに
Ｗを選択成長させることができる。Ｗ被覆膜１８が形成
されたＣｕ配線構造体に、Ｈ2 ガス雰囲気中で６００℃
×１ｈの熱処理を施すことにより、Ｃｕ配線中の窒素が
Ｗ被覆膜１８のＷと反応して化合物（Ｗ−Ｎ）が形成さ
れ、Ｃｕの拡散バリア性に優れた配線構造体が得られ
る。
【００１２】上記の方法で製造された配線の比抵抗は、
従来の方法（特開平１−２３１３５１号公報参照）で製
造された同一組成のバリア膜をもつ配線の比抵抗より低
いことが確認された。また、反応性スパッタリングで形
成された、実施例と同一の化合物バリア膜では、実施例
に比べて実効抵抗が上昇した。ここで、窒化Ｃｕ膜１６
の他の形成方法を説明する。
従来の方法（特開平１−２３１３５１号公報参照）で製
造された同一組成のバリア膜をもつ配線の比抵抗より低
いことが確認された。また、反応性スパッタリングで形
成された、実施例と同一の化合物バリア膜では、実施例
に比べて実効抵抗が上昇した。ここで、窒化Ｃｕ膜１６
の他の形成方法を説明する。
【００１３】一つは、Ｃｕターゲットを用いて、スパッ
タリングガスを全圧２ｍＴｏｒｒ、９０％Ａｒ＋１０％
Ｎ2 とし、ＲＦパワー６００Ｗ、成膜速度６Å／ｓとし
た反応性ＲＦマグネトロンスパッタリングにより形成す
る方法がある。さらに、Ｃｕターゲットを用いて、Ａｒ
ガスで成膜速度６Å／ｓとしてスパッタリングする際
に、イオン電流１５ｍＡ、イオン加速電圧２ｋＶの窒素
イオンを照射するイオンアシストスパッタリングにより
形成する方法もある。
タリングガスを全圧２ｍＴｏｒｒ、９０％Ａｒ＋１０％
Ｎ2 とし、ＲＦパワー６００Ｗ、成膜速度６Å／ｓとし
た反応性ＲＦマグネトロンスパッタリングにより形成す
る方法がある。さらに、Ｃｕターゲットを用いて、Ａｒ
ガスで成膜速度６Å／ｓとしてスパッタリングする際
に、イオン電流１５ｍＡ、イオン加速電圧２ｋＶの窒素
イオンを照射するイオンアシストスパッタリングにより
形成する方法もある。
【００１４】尚、この配線構造体を多層化するために
は、Ｗ被覆膜１８上にＳｉＯ2 膜などの絶縁膜を形成
し、この絶縁膜の上に上記した配線構造体を同様の方法
で作製すればよい。 ［第２実施例］次に、本発明の第２実施例を説明する。
は、Ｗ被覆膜１８上にＳｉＯ2 膜などの絶縁膜を形成
し、この絶縁膜の上に上記した配線構造体を同様の方法
で作製すればよい。 ［第２実施例］次に、本発明の第２実施例を説明する。
【００１５】配線構造体の基本構造は、図１に示される
第１実施例の配線構造と同じであり、またＳｉ基板１０
（図１参照）と絶縁膜１２（図１参照）を形成するまで
は、第１実施例と同じ方法であるため、ここでは、Ｃｕ
配線の下地膜の形成、Ｃｕ配線の形成、被覆膜の形成、
熱処理についてのみ説明する。 Ｃｕ配線の下地膜：全圧２ｍＴｏｒｒのＡｒガス雰囲気
中で、ＲＦマグネトロンスパッタリングにより成膜速度
１０Å／ｓで膜厚５００ÅのＴａバリア膜を形成する。
第１実施例の配線構造と同じであり、またＳｉ基板１０
（図１参照）と絶縁膜１２（図１参照）を形成するまで
は、第１実施例と同じ方法であるため、ここでは、Ｃｕ
配線の下地膜の形成、Ｃｕ配線の形成、被覆膜の形成、
熱処理についてのみ説明する。 Ｃｕ配線の下地膜：全圧２ｍＴｏｒｒのＡｒガス雰囲気
中で、ＲＦマグネトロンスパッタリングにより成膜速度
１０Å／ｓで膜厚５００ÅのＴａバリア膜を形成する。
【００１６】Ｃｕ配線：Ｃｕターゲットを用いて全圧２
ｍＴｏｒｒのＡｒガスにより成膜速度６Å／ｓとし、Ｃ
ｕをスパッタリングする際にイオン電流１５ｍＡ、イオ
ン加速電圧２ｋＶの窒素イオンを照射するイオンアシス
トスパッタリングによってＣｕ−Ｎ膜（窒化Ｃｕ膜）を
６０００Å成膜し、その後パターニングして配線を形成
する。
ｍＴｏｒｒのＡｒガスにより成膜速度６Å／ｓとし、Ｃ
ｕをスパッタリングする際にイオン電流１５ｍＡ、イオ
ン加速電圧２ｋＶの窒素イオンを照射するイオンアシス
トスパッタリングによってＣｕ−Ｎ膜（窒化Ｃｕ膜）を
６０００Å成膜し、その後パターニングして配線を形成
する。
【００１７】被覆膜：スパッタリング法によってＴａ膜
を全面に４００Å成長させ、不要部分をエッチングし、
Ｃｕ−Ｎ配線の外面のみにＴａ被覆膜を形成する。 熱処理：配線が形成された後、Ｈ2 ガス雰囲気中で７０
０℃×１．２ｈの熱処理を施すことにより、配線中の窒
素とＴａ被覆膜のＴａとが化合して化合物が形成されて
Ｃｕの拡散バリア性に優れた配線構造が得られる。
を全面に４００Å成長させ、不要部分をエッチングし、
Ｃｕ−Ｎ配線の外面のみにＴａ被覆膜を形成する。 熱処理：配線が形成された後、Ｈ2 ガス雰囲気中で７０
０℃×１．２ｈの熱処理を施すことにより、配線中の窒
素とＴａ被覆膜のＴａとが化合して化合物が形成されて
Ｃｕの拡散バリア性に優れた配線構造が得られる。
【００１８】［第３実施例］次に、本発明の第３実施例
を説明する。配線構造体の基本構造は、図１に示される
第１実施例の配線構造と同じであり、またＳｉ基板１０
（図１参照）と絶縁膜１２（図１参照）を形成するまで
は、第１実施例と同じ方法であるため、ここでは、Ｃｕ
配線の下地膜の形成、Ｃｕ配線の形成、被覆膜の形成、
熱処理についてのみ説明する。
を説明する。配線構造体の基本構造は、図１に示される
第１実施例の配線構造と同じであり、またＳｉ基板１０
（図１参照）と絶縁膜１２（図１参照）を形成するまで
は、第１実施例と同じ方法であるため、ここでは、Ｃｕ
配線の下地膜の形成、Ｃｕ配線の形成、被覆膜の形成、
熱処理についてのみ説明する。
【００１９】Ｃｕ配線の下地膜：全圧１．５ｍＴｏｒｒ
の、Ａｒガス雰囲気流でＲＦマグネトロンスパッタリン
グにより成膜速度１０Å／ｓで膜厚５００ÅのＮｂバリ
ア膜を形成する。 Ｃｕ配線：直径４インチのＣｕターゲットの上に１０ｘ
１０ｘ１ｍｍのボロンチップ（Ｂ）を８枚乗せた複合タ
ーゲットを、２ｍＴｏｒｒのＡｒガスでＲＦマグネトロ
ンスパッタリング法により成膜速度８Å／ｓでＣｕ−Ｂ
膜（硼化Ｃｕ）を６０００Å成膜し、その後パターニン
グして配線を形成する。ここで、ターゲットに乗せるボ
ロンチップ量を変化させることによって容易にＣｕ−Ｂ
膜中のＢ量を制御できる。
の、Ａｒガス雰囲気流でＲＦマグネトロンスパッタリン
グにより成膜速度１０Å／ｓで膜厚５００ÅのＮｂバリ
ア膜を形成する。 Ｃｕ配線：直径４インチのＣｕターゲットの上に１０ｘ
１０ｘ１ｍｍのボロンチップ（Ｂ）を８枚乗せた複合タ
ーゲットを、２ｍＴｏｒｒのＡｒガスでＲＦマグネトロ
ンスパッタリング法により成膜速度８Å／ｓでＣｕ−Ｂ
膜（硼化Ｃｕ）を６０００Å成膜し、その後パターニン
グして配線を形成する。ここで、ターゲットに乗せるボ
ロンチップ量を変化させることによって容易にＣｕ−Ｂ
膜中のＢ量を制御できる。
【００２０】被覆膜：ＣＶＤ法によってＣｕ配線と下地
膜の外面のみに選択的に４００Å成長させてＷ被覆膜を
形成する。このときのＷ成膜条件は、試料温度を２００
〜４００℃とし、ＷＦ6 ガスとＨ2 ガスを混合した混合
ガスを成膜室へ供給し、この混合ガスの圧力を１Ｔｏｒ
ｒ以下にする。これにより界面反応が律速となり、Ｃｕ
配線と下地膜の外面のみに選択成長が可能になる。
膜の外面のみに選択的に４００Å成長させてＷ被覆膜を
形成する。このときのＷ成膜条件は、試料温度を２００
〜４００℃とし、ＷＦ6 ガスとＨ2 ガスを混合した混合
ガスを成膜室へ供給し、この混合ガスの圧力を１Ｔｏｒ
ｒ以下にする。これにより界面反応が律速となり、Ｃｕ
配線と下地膜の外面のみに選択成長が可能になる。
【００２１】熱処理：配線が形成された後に、Ａｒガス
雰囲気中で４８０℃×２ｈの熱処理を施すことにより、
Ｃｕ配線中の炭素と、下地膜のＮｂ及び被覆膜のＷとが
化合して化合物が形成さててＣｕの拡散バリア性に優れ
た配線構造が得られる。尚、上記実施例では、Ｃｕ−Ｃ
膜（炭化Ｃｕ膜）を形成する例を挙げていないが、Ｃｕ
−Ｃ膜は、Ｃｕ−Ｂと同様にグラファイトチップ（Ｃ）
を用いたＲＦマグネトロンスパッタリングにより形成で
きる。また、ターゲットに乗せるグラファイトチップ量
を変化させることによって容易にＣｕ−Ｃ中のＣ量を制
御できる。
雰囲気中で４８０℃×２ｈの熱処理を施すことにより、
Ｃｕ配線中の炭素と、下地膜のＮｂ及び被覆膜のＷとが
化合して化合物が形成さててＣｕの拡散バリア性に優れ
た配線構造が得られる。尚、上記実施例では、Ｃｕ−Ｃ
膜（炭化Ｃｕ膜）を形成する例を挙げていないが、Ｃｕ
−Ｃ膜は、Ｃｕ−Ｂと同様にグラファイトチップ（Ｃ）
を用いたＲＦマグネトロンスパッタリングにより形成で
きる。また、ターゲットに乗せるグラファイトチップ量
を変化させることによって容易にＣｕ−Ｃ中のＣ量を制
御できる。
【００２２】次に、本発明の製造方法で製造された配線
の実効的な配線抵抗を、比較例と共に表１に示す。表１
に示される全ての例では、配線とバリア膜の合計の膜厚
を１μｍにした。また、比較例のうちのイオン注入によ
るものは、特開平１−２３１３５１号公報に記載された
Ｔｉ又はＺｒのイオン注入により形成したものである。
又、比較例のうちの反応性スパッタリングによるもの
は、特開平１−２０２８４１号公報の反応性スパッタリ
ングで形成されたものであり、金属窒化物のバリア膜の
バリア膜厚は実施例と同様の１０００Å一定とした。
の実効的な配線抵抗を、比較例と共に表１に示す。表１
に示される全ての例では、配線とバリア膜の合計の膜厚
を１μｍにした。また、比較例のうちのイオン注入によ
るものは、特開平１−２３１３５１号公報に記載された
Ｔｉ又はＺｒのイオン注入により形成したものである。
又、比較例のうちの反応性スパッタリングによるもの
は、特開平１−２０２８４１号公報の反応性スパッタリ
ングで形成されたものであり、金属窒化物のバリア膜の
バリア膜厚は実施例と同様の１０００Å一定とした。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１に示されるように、Ｔｉ又はＺｒのイ
オン注入による配線は、熱処理温度の僅かな違いによっ
て比抵抗が上昇することが判明した。また、実施例の配
線抵抗は、反応性スパッタリングによる配線抵抗に比
べ、一桁低いものとなる。
オン注入による配線は、熱処理温度の僅かな違いによっ
て比抵抗が上昇することが判明した。また、実施例の配
線抵抗は、反応性スパッタリングによる配線抵抗に比
べ、一桁低いものとなる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体集
積回路のＣｕ配線構造体の製造方法によれば、窒化Ｃｕ
等を成膜して配線を形成し、熱処理することにより配線
に含まれる窒素等と金属バリア膜とを反応させているた
め、Ｃｕ中の元素の残留率が少ない。しかも、Ｃｕ中の
Ｎ、Ｂ、Ｃ元素量を制御することにより窒化、硼化、又
は炭化バリア膜厚を薄くすることができるため、配線全
体の比抵抗上昇を押えることができる。したがって、低
抵抗でかつ拡散を防止可能なＣｕ配線を得ることが可能
になり、比抵抗がＡｌ合金より小さく耐エレクトロマイ
グレーションに優れた、工業的意義が非常に大きいＣｕ
配線を実現できる。
積回路のＣｕ配線構造体の製造方法によれば、窒化Ｃｕ
等を成膜して配線を形成し、熱処理することにより配線
に含まれる窒素等と金属バリア膜とを反応させているた
め、Ｃｕ中の元素の残留率が少ない。しかも、Ｃｕ中の
Ｎ、Ｂ、Ｃ元素量を制御することにより窒化、硼化、又
は炭化バリア膜厚を薄くすることができるため、配線全
体の比抵抗上昇を押えることができる。したがって、低
抵抗でかつ拡散を防止可能なＣｕ配線を得ることが可能
になり、比抵抗がＡｌ合金より小さく耐エレクトロマイ
グレーションに優れた、工業的意義が非常に大きいＣｕ
配線を実現できる。
【図１】本発明のＣｕ配線構造体の製造方法の一実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１０ Ｓｉ基板 １２ 絶縁膜 １４ Ｗ膜 １４ａ 下地膜 １６ 窒化Ｃｕ膜 １６ａ Ｃｕ配線 １８ Ｗ被覆膜
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造
方法において、 絶縁膜上に金属バリア膜を形成し、 該金属バリア膜上に、窒化Ｃｕ、硼化Ｃｕ、及び炭化Ｃ
ｕから選ばれた配線膜を成膜して配線を形成し、 該配線に金属バリア膜を被覆し、 該金属バリア膜が被覆されたＣｕ配線構造体に熱処理を
施して、配線に含まれる窒素、硼素、及び炭素から選ば
れた元素と前記金属バリア膜とを反応させて、前記金属
バリア膜の一部を窒化物膜、硼化物膜、及び炭化物膜か
ら選ばれた化合物膜にすることを特徴とする半導体集積
回路のＣｕ配線構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10822493A JPH06318592A (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10822493A JPH06318592A (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06318592A true JPH06318592A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=14479201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10822493A Withdrawn JPH06318592A (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06318592A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8110748B2 (en) | 2003-03-20 | 2012-02-07 | Toshiba Mobile Display Co., Ltd. | Wiring, display device and method of manufacturing the same |
| KR101331432B1 (ko) * | 2006-11-28 | 2013-11-21 | 엘지디스플레이 주식회사 | 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법 |
| JP2014140078A (ja) * | 2008-08-13 | 2014-07-31 | International Business Maschines Corporation | 金属相互接続構造体及び金属相互接続構造体の形成方法 |
-
1993
- 1993-05-10 JP JP10822493A patent/JPH06318592A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8110748B2 (en) | 2003-03-20 | 2012-02-07 | Toshiba Mobile Display Co., Ltd. | Wiring, display device and method of manufacturing the same |
| KR101331432B1 (ko) * | 2006-11-28 | 2013-11-21 | 엘지디스플레이 주식회사 | 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법 |
| JP2014140078A (ja) * | 2008-08-13 | 2014-07-31 | International Business Maschines Corporation | 金属相互接続構造体及び金属相互接続構造体の形成方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5506449A (en) | Interconnection structure for semiconductor integrated circuit and manufacture of the same | |
| KR0172772B1 (ko) | 반도체 장치의 확산장벽용 산화루테늄막 형성 방법 | |
| JP2820915B2 (ja) | 窒化チタン膜形成方法 | |
| US6554914B1 (en) | Passivation of copper in dual damascene metalization | |
| US5155063A (en) | Method of fabricating semiconductor device including an al/tin/ti contact | |
| JPH08306694A (ja) | 半導体の配線構造およびその製造方法 | |
| US9129970B2 (en) | Semiconductor device having oxidized Ti- and N-containing layer, and manufacturing of the same | |
| KR900007147B1 (ko) | 반도체장치 및 그의 제조방법 | |
| US7879716B2 (en) | Metal seed layer deposition | |
| JP3672941B2 (ja) | 半導体集積回路の配線構造体 | |
| US5436505A (en) | Heat-resisting ohmic contact on semiconductor diamond layer | |
| JP2789332B2 (ja) | 金属配線の構造及びその形成方法 | |
| KR20030020986A (ko) | 스퍼터링 타겟 | |
| KR100365061B1 (ko) | 반도체소자및반도체소자제조방법 | |
| JPH06318592A (ja) | 半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法 | |
| EP0601509A1 (en) | Semiconductor devices and method of manufacturing the same | |
| US6238737B1 (en) | Method for protecting refractory metal thin film requiring high temperature processing in an oxidizing atmosphere and structure formed thereby | |
| JPH06177128A (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
| JPH02177427A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR100753120B1 (ko) | 구리배선의 삼원계 확산방지막의 형성 방법 | |
| JPH06177117A (ja) | スパッタターゲットとこれを使用する半導体装置の製造方法 | |
| JPH06318595A (ja) | 半導体集積回路の配線構造体の製造方法 | |
| KR100236984B1 (ko) | 금속배선의 전자이주특성 개선 방법 | |
| JP3261196B2 (ja) | 半導体集積回路の配線構造体 | |
| JPH06318596A (ja) | 半導体集積回路のＣｕ配線構造体の製造方法 |
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: 20000801 |