JPH0888229A - Formation of wiring - Google Patents

Formation of wiring

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JPH0888229A
JPH0888229A JP25990694A JP25990694A JPH0888229A JP H0888229 A JPH0888229 A JP H0888229A JP 25990694 A JP25990694 A JP 25990694A JP 25990694 A JP25990694 A JP 25990694A JP H0888229 A JPH0888229 A JP H0888229A
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film
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wiring
gas
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泰史 五十嵐
Tomomi Yamanobe
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Abstract

PURPOSE: To form a barrier layer for Cu wiring at such a low temperature that at which a semiconductor element is not deteriorated. CONSTITUTION: A TiN barrier layer 12, Cu layer 14, and TiN etching mask 20 which also works as an upper barrier layer are successively formed on a substrate 10. Then the Cu layer 14 and barrier layer 12 are successively etched to wiring through the mask 20 by using the RIE method. At the time of etching the layers 14 and 12, a mixed gas of TiCl4 , Cl2 , and N2 is used as an etching gas so that a TiN side-wall barrier layer 22 can be deposited on the etching-side wall surface while the layers 20, 14, and 12 are etched. In addition, the etching and deposition of the barrier layer 22 can be performed at such a low temperature that at which a semiconductor element is not deteriorated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は配線形成方法、特にC
u配線の形成に用いて好適な配線形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring forming method, particularly C
The present invention relates to a wiring forming method suitable for forming u wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスを高集積化するために配
線を微細化し或は半導体デバイスの動作速度を高速化し
た場合、配線電流密度が増大するため、EM(Elec
tromigration)による配線の信頼性低下が
問題となる。現在広く用いられているAl配線はEM耐
性に劣るため、これに代わる種々の配線材料が検討され
ている。近年、CuはAlに代わる配線材料のひとつと
して注目されており、Cu配線形成技術に関する研究報
告が文献:電子情報通信学会技術報告 SDM89−8
5 p25〜29 1989に成されている。
2. Description of the Related Art When wirings are miniaturized to increase the integration of semiconductor devices or the operating speed of semiconductor devices is increased, the wiring current density increases, so that EM (Elec
There is a problem that the reliability of the wiring is deteriorated due to the migration. Since Al wiring, which is widely used at present, is inferior in EM resistance, various wiring materials to replace it are being studied. In recent years, Cu has attracted attention as one of the wiring materials that replaces Al, and a research report on the Cu wiring formation technology has been published in the literature: IEICE Technical Report SDM89-8.
5 p25-29 1989.

【0003】この技術によれば、CCl及びNの混
合ガスをエッチングガスとして用いて、RIE(Rea
ctive Ion Etching)法により、Cu
を配線形状にエッチング加工する。次いで、Cu及びT
iの合金膜を加工後のCu上に積層し、この合金膜を、
Cuと同様にしてRIE法により、エッチング加工す
る。然る後、合金膜をNガス雰囲気中に保持しながら
800℃で加熱して、Cuを被覆するTiNバリア層を
形成する。
According to this technique, a mixed gas of CCl 4 and N 2 is used as an etching gas, and RIE (Rea
Cu by the active Ion Etching method.
Is etched into a wiring shape. Then Cu and T
The alloy film of i is laminated on Cu after processing, and this alloy film is
Etching is performed by the RIE method similarly to Cu. After that, the alloy film is heated at 800 ° C. while being kept in an N 2 gas atmosphere to form a TiN barrier layer covering Cu.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来技術では、TiNバリア層形成のために行なう熱処
理温度が800℃と高温である。従ってMOSFETな
どの半導体素子を基板に形成し終えた後に基板上に配線
を形成すると、高温の熱処理によって素子特性が劣化す
ることがある。これを防止するためには、バリア層の形
成温度を低減することが望まれる。
However, in the above-mentioned prior art, the heat treatment temperature for forming the TiN barrier layer is as high as 800 ° C. Therefore, when the wiring is formed on the substrate after the semiconductor element such as the MOSFET is formed on the substrate, the element characteristics may be deteriorated by the high temperature heat treatment. In order to prevent this, it is desired to reduce the formation temperature of the barrier layer.

【0005】さらにこれに加え、Cu配線の信頼性を向
上するという観点からは、Cu配線のSM(stres
smigration)耐性及び又はEM耐性を向上す
ることが望まれる。或は、Cu配線腐食の要因となるC
lの含有率が低いバリア層を形成することが望まれる。
或は、バリア層のバリア性例えば配線構成元素が配線外
部へ拡散するのを阻止する性質や配線へ不純物が侵入す
るのを阻止する性質を向上することが望まれる。
In addition to this, from the viewpoint of improving the reliability of Cu wiring, SM (stress) of Cu wiring is
It is desired to improve the resistance to smigration) and / or the resistance to EM. Alternatively, C that causes Cu wiring corrosion
It is desired to form a barrier layer having a low content of l.
Alternatively, it is desired to improve the barrier property of the barrier layer, for example, the property of preventing diffusion of wiring constituent elements to the outside of the wiring and the property of preventing impurities from entering the wiring.

【0006】請求項1の発明は、上述した点に鑑み成さ
れたものであり、配線を覆うバリア層の形成温度を低減
でき、しかも、配線のSM耐性及び又はEM耐性を向上
できる配線形成方法を提供することを目的とする。
The invention of claim 1 is made in view of the above-mentioned point, and the wiring forming method capable of reducing the formation temperature of the barrier layer covering the wiring and improving the SM resistance and / or the EM resistance of the wiring. The purpose is to provide.

【0007】請求項5の発明及び請求項16の発明は、
上述した点に鑑み成されたものであり、配線を覆うバリ
ア層の形成温度を低減でき、しかも、配線腐食の要因と
なるClの含有率の低いバリア層を形成できる配線形成
方法を提供することを目的とする。
The invention of claim 5 and the invention of claim 16 are
The present invention has been made in view of the above points, and provides a wiring forming method capable of reducing the formation temperature of a barrier layer covering wiring and forming a barrier layer having a low content of Cl that causes wiring corrosion. With the goal.

【0008】請求項10の発明及び請求項21の発明
は、上述した点に鑑み成されたものであり、配線を覆う
バリア層の形成温度を低減でき、しかも、バリア性に優
れたバリア層を形成できる配線形成方法を提供すること
を目的とする。
The invention of claim 10 and the invention of claim 21 are made in view of the above-mentioned points, and a barrier layer which can reduce the formation temperature of the barrier layer for covering the wiring and has an excellent barrier property. An object of the present invention is to provide a wiring forming method that can be formed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用】請求項1、請求
項5及び請求項10の発明の配線形成方法は、次の点で
共通の構成を有する。
Means and Actions for Solving the Problems The wiring forming methods of the inventions of claim 1, claim 5 and claim 10 have a common configuration in the following points.

【0010】すなわち、請求項1、請求項5及び請求項
10の発明の配線形成方法は、下地上に順次に下側バリ
ア層及び配線主材層を積層する工程と、配線主材層上に
上側バリア層を兼ねるエッチングマスクを形成する工程
と、反応性イオンエッチング法により、配線主材層を配
線形状にエッチング加工しながら、配線主材層のエッチ
ング加工側壁面に、主としてエッチングマスクと反応性
エッチングガスとの反応生成物より成る側壁バリア層を
堆積させる工程とを含み、反応性エッチングガスは、側
壁バリア構成元素を含む塩化物から成る主原料ガスと、
側壁バリア層の厚さを制御するためのClを含む塩素系
ガスと、配線主材層のサイドエッチングを防止するため
のNを含む窒素系ガスとを混合して成り、エッチングマ
スクは、側壁バリア構成元素を含む膜から成るという、
共通の構成を有する。
That is, the wiring forming method according to the first, fifth and tenth aspects of the present invention comprises a step of sequentially laminating a lower barrier layer and a wiring main material layer on a base, and a wiring main material layer. While etching the wiring main material layer into the wiring shape by the process of forming an etching mask that also serves as the upper barrier layer and the reactive ion etching method, the etching mask side wall surface of the wiring main material layer mainly reacts with the etching mask. A step of depositing a sidewall barrier layer made of a reaction product with an etching gas, the reactive etching gas being a main source gas made of chloride containing a sidewall barrier constituent element,
The etching mask is formed by mixing a chlorine-based gas containing Cl for controlling the thickness of the sidewall barrier layer and a nitrogen-based gas containing N for preventing side etching of the wiring main material layer. Consisting of a film containing the constituent elements,
It has a common configuration.

【0011】従って請求項1、請求項5及び請求項10
の発明によれば、次のような共通の作用を達成できる。
Therefore, claim 1, claim 5 and claim 10
According to the invention, the following common effects can be achieved.

【0012】すなわち、請求項1、請求項5及び請求項
10の発明によれば、配線主材層をエッチング加工する
ときに、エッチングマスクと反応性エッチングガスとの
間で反応生成物を生じさせる。そして主としてこの反応
生成物を、配線主材層のエッチング加工側壁面に堆積さ
せることにより、側壁バリア層を形成する。従ってエッ
チングと同時に並行して側壁バリア層を形成できるので
側壁バリア層形成のための熱処理を省くことができ、そ
の結果、従来と比べて低温で側壁バリア層を形成でき
る。また下側バリア層を低温で形成することは例えば従
来周知の薄膜形成技術により、そして上側バリア層を兼
ねるエッチングマスクを低温で形成することは、例えば
従来周知の薄膜形成技術及びエッチング技術により容易
に達成できる。
That is, according to the inventions of claim 1, claim 5 and claim 10, when etching the wiring main material layer, a reaction product is generated between the etching mask and the reactive etching gas. . Then, the side wall barrier layer is formed mainly by depositing this reaction product on the side wall surface of the wiring main material layer that has been etched. Therefore, since the side wall barrier layer can be formed in parallel with the etching, the heat treatment for forming the side wall barrier layer can be omitted, and as a result, the side wall barrier layer can be formed at a lower temperature than in the conventional case. Forming the lower barrier layer at a low temperature is easily performed by, for example, a conventionally known thin film forming technique, and forming the etching mask that also serves as the upper barrier layer at a low temperature is easily performed by, for example, a conventionally known thin film forming technique and etching technique. Can be achieved.

【0013】また請求項1、請求項5及び請求項10の
発明によれば、側壁バリア層の積層厚を、反応性エッチ
ングガスが含む側壁バリア構成元素及び塩素元素であっ
て0℃、1気圧においてエッチング室内に単位時間当た
りに供給される側壁バリア構成元素及び塩素元素の個数
の比(1)に応じて、変化させることができる。さらに
側壁バリア層を堆積させている過程においては配線主材
層にサイドエッチングを生じるおそれがあるが、このサ
イドエッチング量を、反応性エッチングガスが含む窒素
元素及び塩素元素であって0℃、1気圧においてエッチ
ング室内に単位時間当たりに供給される窒素元素及び塩
素元素の個数の比(2)に応じて、変化させることがで
きる。これら比(1)及び(2)は、反応性エッチング
ガスが含む主原料ガス、塩素系ガス及び窒素系ガスの流
量をそれぞれ個別に調整することにより、独立に制御で
き、従って側壁バリア層の積層厚及びサイドエッチング
量をそれぞれ独立に制御できる。
According to the first, fifth and tenth aspects of the present invention, the laminated thickness of the sidewall barrier layer is set to 0 ° C. and 1 atm for the sidewall barrier constituent element and the chlorine element contained in the reactive etching gas. In (1), it can be changed according to the ratio (1) of the number of side wall barrier constituent elements and chlorine elements supplied per unit time into the etching chamber. Further, side etching may occur in the wiring main material layer during the process of depositing the side wall barrier layer. However, the side etching amount is 0 ° C. when the nitrogen element and the chlorine element contained in the reactive etching gas are 1 ° C. and 1 ° C., respectively. It can be changed according to the ratio (2) of the numbers of nitrogen element and chlorine element supplied per unit time into the etching chamber at atmospheric pressure. These ratios (1) and (2) can be independently controlled by individually adjusting the flow rates of the main raw material gas, the chlorine-based gas, and the nitrogen-based gas contained in the reactive etching gas, so that the sidewall barrier layer stacking is performed. The thickness and the amount of side etching can be controlled independently.

【0014】また請求項1、請求項5及び請求項10の
発明の実施に当っては、上側バリア層を兼ねるエッチン
グマスクを、多層膜とするのが好適である。配線主材層
上に順次に積層した第一層及び第二層から成るエッチン
グマスクを形成した場合には、第二層と反応性エッチン
グガスとの反応により側壁バリア層を形成し、第一層を
上側バリア層として残存させると良い。この場合、第一
層を第二層のエッチングレートよりも低いエッチングレ
ートを有する材料から成るエッチングストップ層として
機能させることができ、従って上側バリア層として残存
させる第二層のオーバーエッチングを防止できる。或は
第一層を配線主材層と密着性の良好な材料から成る密着
層として機能させることもできる。また配線主材層上に
順次に積層した第一層、第二層及び第三層から成るエッ
チングマスクを形成した場合には、第三層と反応性エッ
チングガスとの反応により側壁バリア層を形成し、第一
層及び第二層を上側バリア層として残存させると良い。
この場合、第一層を配線主材層と密着性の良好な材料か
ら成る密着層として機能させ、かつ、第二層を第三層の
エッチングレートよりも低いエッチングレートを有する
材料から成るエッチングストップ層として機能させるこ
とができるという利点がある。
Further, in carrying out the invention of claims 1, 5 and 10, it is preferable that the etching mask also serving as the upper barrier layer is a multilayer film. When an etching mask composed of a first layer and a second layer, which are sequentially stacked on the wiring main material layer, is formed, a sidewall barrier layer is formed by a reaction between the second layer and the reactive etching gas. Should be left as the upper barrier layer. In this case, the first layer can function as an etching stop layer made of a material having an etching rate lower than that of the second layer, and thus overetching of the second layer left as the upper barrier layer can be prevented. Alternatively, the first layer can function as an adhesion layer made of a material having good adhesion to the wiring main material layer. When an etching mask composed of a first layer, a second layer, and a third layer, which are sequentially stacked on the wiring main material layer, is formed, a sidewall barrier layer is formed by the reaction between the third layer and the reactive etching gas. However, it is preferable that the first layer and the second layer remain as the upper barrier layer.
In this case, the first layer is made to function as an adhesion layer made of a material having good adhesion to the wiring main material layer, and the second layer is made of an etching stopper made of a material having an etching rate lower than that of the third layer. It has the advantage that it can function as a layer.

【0015】さらに請求項1、請求項5及び請求項10
の発明は次の点で構成が相違し、従って作用が異なる。
Further, claim 1, claim 5 and claim 10
Of the invention is different in the following points, and therefore the operation is different.

【0016】すなわち、請求項1の発明の配線形成方法
は、反応性エッチングガスが含む主原料ガスとして、T
i塩化物及びZr塩化物の一方又は双方を用い、エッチ
ングマスクとして、Ti膜、Zr膜、Ti及びZrの一
方を含む化合物膜、及び、Ti及びZrの双方を含む化
合物膜のなかから選択した一種の膜から成る単層膜、又
は、複数種の膜から成る多層膜を用いるという、構成を
有する。
That is, in the wiring forming method according to the first aspect of the present invention, as the main raw material gas contained in the reactive etching gas, T
One or both of i chloride and Zr chloride are used, and selected from a Ti film, a Zr film, a compound film containing one of Ti and Zr, and a compound film containing both Ti and Zr as an etching mask. It has a structure in which a single layer film made of one kind of film or a multilayer film made of plural kinds of films is used.

【0017】従って請求項1の発明によれば、側壁バリ
ア層は反応性エッチングガスとエッチングマスクとの反
応生成物であるので、側壁バリア層として、Ti及びZ
rの一方を含む化合物から成る側壁バリア層、或は、T
i及びZrの双方を含む化合物から成る側壁バリア層を
形成できる。この側壁バリア層として、TiN、TiO
N、ZrN、ZrON、TiZr、TiZrN或はTi
ZrONを形成するのが好適である。
Therefore, according to the invention of claim 1, since the side wall barrier layer is a reaction product of the reactive etching gas and the etching mask, Ti and Z are used as the side wall barrier layer.
A sidewall barrier layer made of a compound containing one of r or T
A sidewall barrier layer made of a compound containing both i and Zr can be formed. As the sidewall barrier layer, TiN, TiO
N, ZrN, ZrON, TiZr, TiZrN or Ti
It is preferred to form ZrON.

【0018】Ti及びZrの一方又は双方を含む化合物
の熱膨張係数は、特にCuの熱膨張係数との差が小さい
ので、このような化合物から成る側壁バリア層は、Cu
から成る配線主材層のSM耐性を向上し或はCuと同程
度の熱膨張係数を有する材料から成る配線主材層のSM
耐性を向上するのに役立つ。配線主材層のSM耐性を向
上するためには、側壁バリア層、下側バリア層及び上側
バリア層を、配線主材層の熱膨張係数と等しいか或はそ
れに近い値の熱膨張係数を有する材料で形成するのが好
適である。側壁バリア層、下側バリア層及び上側バリア
層の熱膨張係数と、配線主材層の熱膨張係数との差を小
さくすることにより、SM耐性を効果的に向上できる。
The coefficient of thermal expansion of the compound containing one or both of Ti and Zr has a small difference from the coefficient of thermal expansion of Cu, so that the side wall barrier layer made of such a compound is Cu.
Of the wiring main material layer made of a material having improved SM resistance of the wiring main material layer or having a thermal expansion coefficient similar to that of Cu.
Helps improve tolerance. In order to improve the SM resistance of the wiring main material layer, the sidewall barrier layer, the lower barrier layer and the upper barrier layer have a thermal expansion coefficient equal to or close to the thermal expansion coefficient of the wiring main material layer. It is preferably formed of a material. The SM resistance can be effectively improved by reducing the difference between the thermal expansion coefficients of the sidewall barrier layer, the lower barrier layer and the upper barrier layer and the thermal expansion coefficient of the wiring main material layer.

【0019】さらにTi及びZrの一方又は双方を含む
化合物は導電性を有するので、このような化合物から成
る側壁バリア層は、配線主材層のEM耐性を向上するの
に役立つ。配線主材層のEM耐性を向上するためには、
側壁バリア層、下側バリア層及び上側バリア層を、導電
性材料で形成するのが好適である。側壁バリア層、下側
バリア層及び上側バリア層を導電性材料で形成すること
により、EM耐性を効果的に向上できる。
Further, since the compound containing one or both of Ti and Zr has conductivity, the sidewall barrier layer made of such a compound is useful for improving the EM resistance of the wiring main material layer. In order to improve the EM resistance of the wiring main material layer,
The side wall barrier layer, the lower barrier layer and the upper barrier layer are preferably formed of a conductive material. By forming the sidewall barrier layer, the lower barrier layer, and the upper barrier layer with a conductive material, the EM resistance can be effectively improved.

【0020】また請求項5の発明の配線形成方法は、反
応性エッチングガスが含む窒素系ガスとして、少なくと
もNHを用いるという、構成を有する。
The wiring forming method according to the fifth aspect of the present invention has a structure in which at least NH 3 is used as the nitrogen-based gas contained in the reactive etching gas.

【0021】従って請求項5の発明によれば、側壁バリ
ア層を堆積する過程において、NHは主原料ガス中の
側壁バリア構成元素及びClの乖離を促進するので、そ
の堆積過程において側壁バリア層に取り込まれるClを
減少させることができる。
Therefore, according to the invention of claim 5, in the process of depositing the side wall barrier layer, NH 3 promotes the dissociation of the side wall barrier constituent element and Cl in the main source gas, so that in the process of depositing the side wall barrier layer. It is possible to reduce the amount of Cl that is taken in by.

【0022】また請求項10の発明の配線形成方法は、
側壁バリア層を酸素を含むバリア層とし、反応性エッチ
ングガスに、側壁バリア層の酸素含有率を制御するため
のOを含む酸素系ガスを混合するという、構成を有す
る。
A wiring forming method according to a tenth aspect of the invention is
The sidewall barrier layer is a barrier layer containing oxygen, and the reactive etching gas is mixed with an oxygen-based gas containing O for controlling the oxygen content of the sidewall barrier layer.

【0023】従って請求項10の発明によれば、反応性
エッチングガスが含む酸素元素及び窒素元素であって0
℃、1気圧においてエッチング室内に単位時間当たりに
供給される酸素元素及び窒素元素の個数の比(3)によ
って、側壁バリア層の酸素含有率を制御できる。酸素を
含む側壁バリア層のバリア性はその酸素含有率に応じて
変化するので、比(3)を調整することにより側壁バリ
ア層のバリア性を制御できる。
Therefore, according to the tenth aspect of the invention, the oxygen element and the nitrogen element contained in the reactive etching gas are 0 or less.
The oxygen content of the sidewall barrier layer can be controlled by the ratio (3) of the numbers of oxygen elements and nitrogen elements supplied per unit time into the etching chamber at 1 ° C. and 1 atmosphere. Since the barrier property of the sidewall barrier layer containing oxygen changes depending on the oxygen content, the barrier property of the sidewall barrier layer can be controlled by adjusting the ratio (3).

【0024】請求項16及び請求項21の発明の配線形
成方法は、次の点で共通の構成を有する。
The wiring forming methods of the sixteenth and twenty-first aspects of the present invention have a common configuration in the following points.

【0025】すなわち、請求項16及び請求項21の発
明の配線形成方法は、下地上に順次に下側バリア層、配
線主材層及び上側バリア層を積層する工程と、上側バリ
ア層上にエッチングマスクを形成する工程と、反応性イ
オンエッチング法により、配線主材層を配線形状にエッ
チング加工しながら、配線主材層のエッチング加工側壁
面に、主としてエッチングマスクと反応性エッチングガ
スとの反応生成物より成る側壁バリア層を堆積させる工
程とを含み、反応性エッチングガスは、側壁バリア構成
元素を含む塩化物から成る主原料ガスと、側壁バリア層
の厚さを制御するためのClを含む塩素系ガスと、配線
主材層のサイドエッチングを防止するためのNを含む窒
素系ガスとを混合して成り、エッチングマスクは、側壁
バリア構成元素を含む膜から成るという、共通の構成を
有する。
That is, in the wiring forming method according to the sixteenth and twenty-first aspects of the invention, a step of sequentially laminating a lower barrier layer, a wiring main material layer and an upper barrier layer on a base, and etching on the upper barrier layer. While the wiring main material layer is being etched into a wiring shape by the step of forming a mask and the reactive ion etching method, the reaction between the etching mask and the reactive etching gas is mainly generated on the side wall surface of the etching processing of the main wiring material layer. A step of depositing a sidewall barrier layer made of a substance, the reactive etching gas is a main source gas made of chloride containing a sidewall barrier constituent element, and a chlorine containing chlorine for controlling the thickness of the sidewall barrier layer. The etching mask is formed by mixing a system gas and a nitrogen-based gas containing N for preventing side etching of the wiring main material layer. That consists of free films, have a common configuration.

【0026】従って請求項16及び請求項21の発明に
よれば、次のような共通の作用を達成できる。
Therefore, according to the sixteenth and twenty-first aspects of the invention, the following common operation can be achieved.

【0027】すなわち、請求項16及び請求項21の発
明によれば、配線主材層をエッチング加工するときに、
エッチングマスクと反応性エツチングガスとの間で反応
生成物を生じさせる。そして主としてこの反応生成物
を、配線主材層のエッチング加工側壁面に堆積させるこ
とにより、側壁バリア層を形成する。従ってエッチング
と同時に並行して側壁バリア層を形成できるので側壁バ
リア層形成のための熱処理を省くことができ、その結
果、従来と比べて低温で側壁バリア層を形成できる。ま
た下側バリア層を低温で形成することは例えば従来周知
の薄膜形成技術により、そして上側バリア層を兼ねるエ
ッチングマスクを低温で形成することは、例えば従来周
知の薄膜形成技術及びエッチング技術により容易に達成
できる。
That is, according to the sixteenth and twenty-first aspects of the invention, when etching the wiring main material layer,
A reaction product is generated between the etching mask and the reactive etching gas. Then, the side wall barrier layer is formed mainly by depositing this reaction product on the side wall surface of the wiring main material layer that has been etched. Therefore, since the side wall barrier layer can be formed in parallel with the etching, the heat treatment for forming the side wall barrier layer can be omitted, and as a result, the side wall barrier layer can be formed at a lower temperature than in the conventional case. Forming the lower barrier layer at a low temperature is easily performed by, for example, a conventionally known thin film forming technique, and forming the etching mask that also serves as the upper barrier layer at a low temperature is easily performed by, for example, a conventionally known thin film forming technique and etching technique. Can be achieved.

【0028】また請求項16及び請求項21の発明によ
れば、側壁バリア層の積層厚を、反応性エッチングガス
が含む側壁バリア構成元素及び塩素元素であって0℃、
1気圧においてエッチング室内に単位時間当たりに供給
される側壁バリア構成元素及び塩素元素の個数の比
(1)に応じて、変化させることができる。さらに側壁
バリア層を堆積させている過程においては配線主材層に
サイドエッチングを生じるおそれがあるが、このサイド
エッチング量を、反応性エッチングガスが含む窒素元素
及び塩素元素であって0℃、1気圧においてエッチング
室内に単位時間当たりに供給される窒素元素及び塩素元
素の個数の比(2)に応じて、変化させることができ
る。これら比(1)及び(2)は、反応性エッチングガ
スが含む主原料ガス、塩素系ガス及び窒素系ガスの流量
をそれぞれ個別に調整することにより、独立に制御で
き、従って側壁バリア層の積層厚及びサイドエッチング
量をそれぞれ独立に制御できる。
According to the sixteenth and twenty-first aspects of the invention, the laminated thickness of the side wall barrier layer is set to 0 ° C. for the side wall barrier constituent element and chlorine element contained in the reactive etching gas,
It can be changed in accordance with the ratio (1) of the numbers of the sidewall barrier constituent element and the chlorine element supplied per unit time into the etching chamber at 1 atm. Further, side etching may occur in the wiring main material layer during the process of depositing the side wall barrier layer. However, the side etching amount is 0 ° C. when the nitrogen element and the chlorine element contained in the reactive etching gas are 1 ° C. and 1 ° C., respectively. It can be changed according to the ratio (2) of the numbers of nitrogen element and chlorine element supplied per unit time into the etching chamber at atmospheric pressure. These ratios (1) and (2) can be independently controlled by individually adjusting the flow rates of the main raw material gas, the chlorine-based gas, and the nitrogen-based gas contained in the reactive etching gas, so that the sidewall barrier layer stacking is performed. The thickness and the amount of side etching can be controlled independently.

【0029】さらに請求項16及び請求項21の発明の
実施に当っては、上側バリア層を、配線主材層上に順次
に密着層及びエッチングストップ層を積層して成る多層
膜とするのが好適である。密着層を配線主材層との密着
性が良好な材料で形成することにより、上側バリア層と
配線主材層との密着性を高めることができる。またエッ
チングストップ層を、エッチングマスクよりもエッチン
グレートの低い材料で形成することにより、側壁バリア
層堆積時の反応性イオンエッチングにおいて、上側バリ
ア層がオーバーエッチングされるのを防止し或はそのオ
ーバーエッチング量を減少させることができる。
Further, in carrying out the invention of claims 16 and 21, the upper barrier layer is a multilayer film formed by sequentially laminating an adhesion layer and an etching stop layer on the wiring main material layer. It is suitable. By forming the adhesion layer with a material having good adhesion to the wiring main material layer, the adhesion between the upper barrier layer and the wiring main material layer can be enhanced. Further, by forming the etching stop layer with a material having an etching rate lower than that of the etching mask, it is possible to prevent the upper barrier layer from being over-etched during the reactive ion etching at the time of depositing the sidewall barrier layer, or to prevent the over-etching. The amount can be reduced.

【0030】さらに請求項16及び請求項21の発明は
次の点で構成が相違し、従って作用が異なる。
Further, the inventions of claim 16 and claim 21 differ in the structure in the following point, and therefore the operation is different.

【0031】すなわち請求項16の発明の配線形成方法
は、反応性エッチングガスが含む窒素系ガスとして、少
なくともNHを用いるという、構成を有する。
That is, the wiring forming method of the sixteenth aspect of the present invention has a configuration in which at least NH 3 is used as the nitrogen-based gas contained in the reactive etching gas.

【0032】従って請求項16の発明によれば、側壁バ
リア層を堆積する過程においてNHが主原料ガス中の
側壁バリア構成元素及びClの乖離を促進するので、そ
の堆積過程において側壁バリア層に取り込まれるClを
減少させることができる。
Therefore, according to the sixteenth aspect of the present invention, NH 3 promotes the dissociation of the side wall barrier constituent element and Cl in the main source gas in the process of depositing the side wall barrier layer. The incorporated Cl can be reduced.

【0033】また請求項21の発明の配線形成方法は、
側壁バリア層を酸素を含むバリア層とし、反応性エッチ
ングガスに、側壁バリア層の酸素含有率を制御するため
のOを含む酸素系ガスを混合するという、構成を有す
る。
The wiring forming method according to the twenty-first aspect of the invention is
The sidewall barrier layer is a barrier layer containing oxygen, and the reactive etching gas is mixed with an oxygen-based gas containing O for controlling the oxygen content of the sidewall barrier layer.

【0034】従って請求項21の発明によれば、反応性
エッチングガスが含む酸素元素及び窒素元素であって0
℃、1気圧においてエッチング室内に単位時間当たりに
供給される酸素元素及び窒素元素の個数の比(3)に応
じて、側壁バリア層の酸素含有率を制御できる。酸素を
含む側壁バリア層のバリア性はその酸素含有率に応じて
変化するので、比(3)を調整することにより側壁バリ
ア層のバリア性を制御できる。
Therefore, according to the twenty-first aspect, the oxygen element and the nitrogen element contained in the reactive etching gas are 0 or less.
The oxygen content rate of the sidewall barrier layer can be controlled according to the ratio (3) of the numbers of oxygen elements and nitrogen elements supplied per unit time into the etching chamber at 1 ° C. and 1 ° C. Since the barrier property of the sidewall barrier layer containing oxygen changes depending on the oxygen content, the barrier property of the sidewall barrier layer can be controlled by adjusting the ratio (3).

【0035】[0035]

【0036】[0036]

【実施例】図1〜図3は請求項1、5及び10の発明の
実施例の説明に供する工程図である。以下、図1〜図3
を参照して、これら発明の実施例につき説明する。以下
の説明で挙げる薄膜形成技術、使用材料、処理温度、処
理時間、膜厚、ガス流量そのほかの条件は一例にすぎ
ず、従ってこれら条件を以下の説明で挙げるものに限定
するものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 to 3 are process drawings for explaining the embodiments of the inventions of claims 1, 5 and 10. 1 to 3 below
Examples of these inventions will be described with reference to FIG. The conditions for forming a thin film, materials to be used, processing temperature, processing time, film thickness, gas flow rate, and other conditions described below are merely examples, and therefore these conditions are not limited to those described below.

【0037】[請求項1の発明の第一実施例]この実施
例では、主原料ガスとしてTiCl、塩素系ガスとし
てCl及び窒素系ガスとしてNを用い、反応性エッ
チングガスを、これらTiCl、Cl及びNの混
合ガスとする。従って主原料ガスは側壁バリア構成元素
となるTiを含む塩化物である。またエッチングマスク
としてTiNから成る単層膜を用いる。従ってエッチン
グマスクは側壁バリア構成元素としてTiを含む膜であ
る。
[0037] In the first embodiment of the invention of claim 1 This example, TiCl 4 as a main source gas, the N 2 is used as Cl 2 and nitrogen-based gas as a chlorine-based gas, a reactive etching gas, these A mixed gas of TiCl 4 , Cl 2 and N 2 is used. Therefore, the main source gas is a chloride containing Ti which is a constituent element of the sidewall barrier. A single layer film made of TiN is used as an etching mask. Therefore, the etching mask is a film containing Ti as a sidewall barrier constituent element.

【0038】(1:下地上に順次に下側バリア層及び配
線主材層を積層する工程)まずこの実施例では、半導体
素子が形成されたSi基板と半導体素子上に形成された
SiO膜とから成る下地10を用意し、この下地10
上に順次に、スパッタ法により、厚さ0.1μm程度の
TiN下側バリア層12及び厚さ0.6μm程度のCu
配線主材層14を積層する(図1(A)〜図1
(B))。
(1: Step of Laminating Lower Barrier Layer and Wiring Main Material Layer Sequentially on Underlayer) First, in this embodiment, a Si substrate on which a semiconductor element is formed and a SiO 2 film formed on the semiconductor element are formed. Prepare a base 10 consisting of and
The TiN lower barrier layer 12 having a thickness of about 0.1 μm and Cu having a thickness of about 0.6 μm are sequentially deposited on the upper side by a sputtering method.
The wiring main material layer 14 is laminated (FIG. 1 (A) to FIG. 1).
(B)).

【0039】例えば、Ar及びNの混合ガスを雰囲気
ガス(スパッタガス)に用い雰囲気ガス圧を5mTor
rとしたDCスパッタ法により、TiN下側バリア層1
2を積層する。またArを雰囲気ガスに用いたスパッタ
法により、Cu配線主材層14を積層する。
For example, a mixed gas of Ar and N 2 is used as an atmospheric gas (sputtering gas) and the atmospheric gas pressure is 5 mTorr.
By the DC sputtering method with r, the TiN lower barrier layer 1
Stack two. Further, the Cu wiring main material layer 14 is laminated by a sputtering method using Ar as an atmospheric gas.

【0040】(2:配線主材層上に上側バリア層を兼ね
るエッチングマスクを形成する工程)次にこの実施例で
は、Cu配線主材層14上に、スパッタ法により、厚さ
1.0μm程度のTiNマスク材料16を積層する(図
1(C))。
(2: Step of forming an etching mask which also functions as an upper barrier layer on the wiring main material layer) Next, in this embodiment, a thickness of about 1.0 μm is formed on the Cu wiring main material layer 14 by the sputtering method. The TiN mask material 16 is laminated (FIG. 1C).

【0041】下地10に半導体素子例えばMOSFET
を形成している場合でも、従来周知の薄膜形成技術例え
ばスパッタ法によれば、半導体素子の電気的特性を劣化
させない程度に低い温度で、TiN下側バリア層12、
Cu配線主材層14及びTiNマスク材料16を積層で
きる。
A semiconductor element such as MOSFET is formed on the base 10.
Even when the TiN lower barrier layer 12 is formed, according to a conventionally known thin film forming technique such as a sputtering method, the TiN lower barrier layer 12 is formed at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element.
The Cu wiring main material layer 14 and the TiN mask material 16 can be laminated.

【0042】尚、TiN下側バリア層12及びTiNマ
スク材料16を、Ti1−X(0.5≦X≦1、例
えばX=0.5)とすることができる。
The TiN lower barrier layer 12 and the TiN mask material 16 can be made of Ti X N 1-X (0.5 ≦ X ≦ 1, for example X = 0.5).

【0043】次いでTiNマスク材料16上にレジスト
を厚さ1μmに塗布し、然る後、レジストを露光及び現
像してレジストパターン18を形成する(図2
(A))。レジストパターン18の平面形状は配線形状
となっている。
Next, a resist is applied to the TiN mask material 16 to a thickness of 1 μm, and then the resist is exposed and developed to form a resist pattern 18 (FIG. 2).
(A)). The planar shape of the resist pattern 18 is a wiring shape.

【0044】次いで従来周知のドライエッチング技術こ
こでは反応性イオンエッチング(RIE:Reacti
ve Ion Etching)法により、レジストパ
ターン18を介してTiNマスク材料16を配線形状に
エッチング加工し、この材料16から成るTiNエッチ
ングマスク20を形成する(図2(B))。TiNエッ
チングマスク20は上側バリア層を兼ねており、後述す
る側壁バリア層の堆積終了後にCu配線主材層14上に
残存する部分が上側バリア層として機能する。
Next, a conventionally known dry etching technique, here reactive ion etching (RIE: Reacti)
The TiN mask material 16 is etched into a wiring shape through the resist pattern 18 by a ve Ion Etching) method to form a TiN etching mask 20 made of this material 16 (FIG. 2B). The TiN etching mask 20 also serves as the upper barrier layer, and the portion remaining on the Cu wiring main material layer 14 after the deposition of the sidewall barrier layer described later functions as the upper barrier layer.

【0045】TiNエッチングマスク20を形成する
際、TiNマスク材料16はエッチングするがCu配線
主材層14はエッチングしないように、エッチング条件
を選択するのが好ましい。例えば、反応性イオンエッチ
ングの場合には、反応性エッチングガスをCl及び下
地温度を室温として、エッチングを行なうことにより、
Cu配線主材層14をエッチングしないようにTiNマ
スク材料16をエッチングできる。
When forming the TiN etching mask 20, it is preferable to select etching conditions so that the TiN mask material 16 is etched but the Cu wiring main material layer 14 is not etched. For example, in the case of reactive ion etching, the etching is performed with Cl 2 as the reactive etching gas and room temperature as the base temperature,
The TiN mask material 16 can be etched so as not to etch the Cu wiring main material layer 14.

【0046】また下地10に半導体素子を形成している
場合でも、従来周知のエッチング技術例えば反応性イオ
ンエッチング法により、半導体素子の電気的特性を劣化
させない程度に低い温度で、エッチングマスク20を形
成できる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the etching mask 20 is formed by a well-known etching technique such as a reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. it can.

【0047】次いでレジストパターン18を、Oプラ
ズマを用いたアッシング処理により、除去する(図3
(A))。
Next, the resist pattern 18 is removed by ashing treatment using O 2 plasma (FIG. 3).
(A)).

【0048】(3:反応性イオンエッチング法により、
配線主材層を配線形状にエッチング加工しながら、配線
主材層のエッチング加工側壁面に、主としてエッチング
マスクと反応性エッチングガスとの反応生成物より成る
側壁バリア層を堆積させる工程)次にこの実施例では、
TiCl、Cl及びNの混合ガスを反応性エッチ
ングガスに用いた反応性イオンエッチング法により、T
iNエッチングマスク20を介してCu配線主材層14
及びTiN下側バリア層12を順次にエッチングし、こ
れら主材層14及びバリア層12を配線形状に加工す
る。このエッチングの過程で、TiCl、Cl及び
の混合ガスである反応性エッチングガスと、TiN
エッチングマスク20との反応生成物TiNが、TiN
エッチングマスク20の側壁面20aと、Cu配線主材
層14のエッチング加工側壁面14aと、下側バリア層
12のエッチング加工側壁面12aとに堆積し、従って
この反応生成物から成るTiN側壁バリア層22を、こ
れら側壁面20a、14a及び12aに自己整合的に堆
積させることができる。またTiN下側バリア層12の
エッチンゲ加工終了後、Cu配線主材層14上に残存す
るTiNエッチングマスク20がTiN上側バリア層2
4として機能する。従って配線形状に加工され、TiN
下側バリア層12、TiN上側バリア層24及びTiN
側壁バリア層22で覆われたCu配線主材層14を得る
ことができる(図3(B))。
(3: By the reactive ion etching method,
While etching the wiring main material layer into a wiring shape, a sidewall barrier layer mainly composed of a reaction product of an etching mask and a reactive etching gas is deposited on the etching-processed sidewall surface of the wiring main material layer. In the example,
By a reactive ion etching method using a mixed gas of TiCl 4 , Cl 2 and N 2 as a reactive etching gas, T
Cu wiring main material layer 14 through the iN etching mask 20
And the TiN lower barrier layer 12 are sequentially etched to process the main material layer 14 and the barrier layer 12 into a wiring shape. During this etching process, a reactive etching gas, which is a mixed gas of TiCl 4 , Cl 2 and N 2 , and TiN
The reaction product TiN with the etching mask 20 is TiN
The TiN side wall barrier layer is deposited on the side wall surface 20a of the etching mask 20, the side wall surface 14a of the Cu wiring main material layer 14 and the side wall surface 12a of the lower barrier layer 12, and is thus formed by this reaction product. 22 can be deposited on these sidewall surfaces 20a, 14a and 12a in a self-aligned manner. Further, after the etching process of the TiN lower barrier layer 12 is completed, the TiN etching mask 20 remaining on the Cu wiring main material layer 14 is the TiN upper barrier layer 2.
Function as 4. Therefore, it is processed into a wiring shape and TiN
Lower barrier layer 12, TiN upper barrier layer 24 and TiN
The Cu wiring main material layer 14 covered with the sidewall barrier layer 22 can be obtained (FIG. 3B).

【0049】下地10に半導体素子を形成している場合
でも、反応性イオンエッチング法により、半導体素子の
電気的特性を劣化させない程度に低い温度で、Cu配線
主材層14、TiN下側バリア層12をエッチングしか
つTiN側壁バリア層22を堆積させることができる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 and the TiN lower barrier layer are formed by the reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. 12 can be etched and a TiN sidewall barrier layer 22 can be deposited.

【0050】エッチング条件は、例えば次のように設定
すれば良い。エッチング装置としてマグネトロン反応性
イオンエッチング装置を用い、反応性エッチングガスが
含むTiCl、Cl及びNのガス流量をそれぞれ
20SCCM、10SCCM及び120SCCM、エッ
チングガス圧を35mTorr、RF電力を500Wと
する。エッチング時の下地温度はCu配線主材層14の
エッチングに適した温度とする。Cuのエッチングはエ
ッチングガス中のClとの反応で生成した(CuCl)
が気化することで進行するが、この(CuCl)
蒸気圧が低いからである。その気化のためには下地温度
を250〜400℃に加熱する必要があることが知られ
ており、ここでは下地温度を300℃とする。以下、こ
こに例示したエッチング条件を、エッチング条件イと表
す。
The etching conditions may be set as follows, for example. A magnetron reactive ion etching apparatus is used as an etching apparatus, the gas flow rates of TiCl 4 , Cl 2 and N 2 contained in the reactive etching gas are 20 SCCM, 10 SCCM and 120 SCCM, respectively, the etching gas pressure is 35 mTorr, and the RF power is 500 W. The base temperature during etching is set to a temperature suitable for etching the Cu wiring main material layer 14. The etching of Cu was generated by the reaction with Cl in the etching gas (CuCl)
3 progresses as it vaporizes, but this is because the vapor pressure of this (CuCl) 3 is low. It is known that the base temperature must be heated to 250 to 400 ° C. for the vaporization, and the base temperature is 300 ° C. here. Hereinafter, the etching conditions exemplified here will be referred to as etching conditions a.

【0051】下地温度を種々に変化させるほかは、上述
のエッチング条件イで、エッチングを行なった場合の、
下地温度とCuのエッチングレートとの関係を、図4に
示す。図4の横軸に下地温度[℃]及び縦軸にCuのエ
ッチングレート[nm/min]を取って示す。実験で
測定して得た値を、白丸でプロットして示す。
In addition to changing the base temperature variously, when etching is performed under the above-mentioned etching conditions a,
FIG. 4 shows the relationship between the base temperature and the etching rate of Cu. The horizontal axis of FIG. 4 shows the base temperature [° C.] and the vertical axis shows the etching rate of Cu [nm / min]. The values obtained by measurement in the experiment are shown by plotting with white circles.

【0052】図4からも理解できるように、下地温度が
230〜300℃の範囲では下地温度の増加とともにC
uのエッチングレートは増加してゆき、下地温度が30
0℃を越えるとCuのエッチングレートがほぼ飽和する
(エッチングレートがほぼ一定になる)。下地10に形
成してある半導体素子の特性劣化を防止しつつ、Cuの
エッチングレートを高めるためには、下地温度を低く設
定するのが好ましく、従ってエッチングレートの飽和が
始まるほぼ300℃程度に下地温度を定めるのが良いこ
とがわかる。
As can be understood from FIG. 4, when the base temperature is in the range of 230 to 300 ° C., C increases as the base temperature increases.
The etching rate of u increases, and the base temperature becomes 30
When the temperature exceeds 0 ° C., the Cu etching rate becomes almost saturated (the etching rate becomes almost constant). In order to prevent deterioration of the characteristics of the semiconductor element formed on the underlayer 10 and increase the etching rate of Cu, it is preferable to set the underlayer temperature low. Therefore, the underlayer temperature is set to about 300 ° C. at which the saturation of the etching rate begins. It turns out that it is better to set the temperature.

【0053】またエッチングガスが含むTi元素、Cl
元素及びN元素であって0℃及び1気圧においてエッチ
ング装置のエッチング室内に単位時間当たりに供給され
るTi元素の総個数、Cl元素の総個数及びN元素の総
個数をそれぞれ、[Ti]、[Cl]及び[N]と表せ
ば、TiN側壁バリア層22の堆積時におけるCu配線
主材層14のサイドエッチング量を、比[N]/[C
l]の大きさに応じて制御でき、また側壁バリア層22
の厚さを、比[Ti]/[Cl]の大きさに応じて制御
できる。
Further, Ti element and Cl contained in the etching gas
The total number of Ti elements, the total number of Cl elements, and the total number of N elements, which are elements and N elements and are supplied per unit time into the etching chamber of the etching apparatus at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure, are [Ti], Expressing [Cl] and [N], the side etching amount of the Cu wiring main material layer 14 at the time of depositing the TiN side wall barrier layer 22 is represented by the ratio [N] / [C].
1] and the sidewall barrier layer 22.
Can be controlled according to the magnitude of the ratio [Ti] / [Cl].

【0054】エッチングガスをTiCl、Cl及び
の混合ガスとし、側壁バリア層22を堆積させるた
めのエッチング時におけるTiCl、Cl及びN
のガス流量をそれぞれ、20SCCM、10SCCM及
び120SCCMとした場合[Ti]、[Cl]及び
[N]は次のようになる。
[0054] The etching gas is a mixed gas of TiCl 4, Cl 2 and N 2, TiCl 4 in etching for depositing a sidewall barrier layer 22, Cl 2 and N 2
[Ti], [Cl] and [N] are as follows when the gas flow rates of 20 SCCM, 10 SCCM and 120 SCCM are respectively set.

【0055】0℃、1気圧において単位体積当たり(こ
こでは1000cc当たり)のTiClが含むTi元
素の個数及びCl元素の個数は、アポガドロ数6.02
×1023(mol−1)を使って、Ti元素について
6.02×1023×1=6.02×1023個、Cl
元素について6.02×1023×4=2.408×1
24個になる。同様に、0℃、1気圧において単位体
積当たりのClが含むCl元素の個数は6.02×1
23×2=1.204×1024個、0℃、1気圧に
おいて単位体積当たりのNが含むN元素の個数は6.
02×1023×2=1.204×1024個になる。
The number of Ti elements and the number of Cl elements contained in TiCl 4 per unit volume (here, 1000 cc) at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure are Apogadro's number 6.02.
Using x10 23 (mol −1 ), 6.02 × 10 23 x1 = 6.02 × 10 23 Ti element, Cl
Regarding the element 6.02 × 10 23 × 4 = 2.408 × 1
It becomes 0 24 . Similarly, at 0 ° C. and 1 atm, the number of Cl elements contained in Cl 2 per unit volume is 6.02 × 1.
0 23 × 2 = 1.204 × 10 24 pieces, 0 ° C., the number of N elements N 2 contains per unit volume in 1 atm 6.
It becomes 02 × 10 23 × 2 = 1.204 × 10 24 pieces.

【0056】従ってTiClのガス流量;20SCC
M、Clのガス流量;10SCCM、Nのガス流
量;120SCCMのとき0℃、1気圧において単位時
間当たり(ここでは1分当たり)にエッチング室内に流
れ込む各元素の個数は、[Ti]=6.02×1023
×(20/1000)=1.2×1022個、[Cl]
=2.408×1024×(20/1000)+1.2
04×1024×(10/1000)=6.02×10
22個、[N]=1.204×1024×(120/1
000)=1.44×1023個になる。エッチングガ
スをTiCl、Cl及びNの混合ガスとしている
ので、これらTiCl、Cl及びNのガス流量を
それぞれ任意好適に調整することにより、比[N]/
[Cl]と比[Ti]/[Cl]とをそれぞれ独立に制
御できる。
Therefore, TiCl 4 gas flow rate: 20 SCC
When the gas flow rate of M and Cl 2 is 10 SCCM and the gas flow rate of N 2 is 120 SCCM, the number of each element flowing into the etching chamber per unit time (here, per minute) at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure is [Ti] = 6.02 x 10 23
× (20/1000) = 1.2 × 10 22 pieces, [Cl]
= 2.408 × 10 24 × (20/1000) +1.2
04 × 10 24 × (10/1000) = 6.02 × 10
22 pieces, [N] = 1.204 × 10 24 × (120/1
000) = 1.44 × 10 23 pieces. Since the etching gas is a mixed gas of TiCl 4, Cl 2 and N 2, by adjusting any suitably These TiCl 4, Cl 2 and N 2 gas flow rate, respectively, the ratio [N] /
[Cl] and the ratio [Ti] / [Cl] can be controlled independently.

【0057】図5は比[N]/[Cl]と配線主材層の
サイドエッチング量との関係を示す図である。同図にあ
っては、上述した実施例と同様にして下地10上にTi
N下側バリア層12、Cu配線主材層14及びTiNマ
スク材料16を積層し、さらにTiNマスク材料16上
にSiOエッチングマスクを形成する。そして反応性
イオンエッチング法により、SiOエッチングマスク
を介しTiNマスク材料16をエッチングした場合の、
Cu配線主材層14のサイドエッチング量を実験的に調
べる。このエッチングの際、エッチングガスが含む窒素
系ガスNのガス流量を変化させて[N]/[Cl]を
種々に変化させるほかは、上述したエッチング条件イと
同様にして実験を行ない、その実験結果を、図の横軸に
比[N]/[Cl]及び縦軸にサイドエッチング量[μ
m]を取って、示した。実験で測定して得た値を、白丸
でプロットして示す。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the ratio [N] / [Cl] and the side etching amount of the wiring main material layer. In the figure, Ti is formed on the underlayer 10 in the same manner as the above-mentioned embodiment.
The N lower barrier layer 12, the Cu wiring main material layer 14 and the TiN mask material 16 are laminated, and a SiO 2 etching mask is further formed on the TiN mask material 16. Then, when the TiN mask material 16 is etched through the SiO 2 etching mask by the reactive ion etching method,
The side etching amount of the Cu wiring main material layer 14 is experimentally examined. At the time of this etching, except that the gas flow rate of the nitrogen-based gas N 2 contained in the etching gas is changed to variously change [N] / [Cl], an experiment is performed in the same manner as the above-mentioned etching condition a. The horizontal axis of the figure shows the ratio [N] / [Cl] and the vertical axis shows the side etching amount [μ].
[m]] and showed. The values obtained by measurement in the experiment are shown by plotting with white circles.

【0058】図5からも理解できるように、比[N]/
[Cl]の増加とともに、Cu配線主材層14のサイド
エッチング量が減少し、[N]/[Cl]がほぼ2を越
えるとサイドエッチング量がほぼ零すなわちCu配線主
材層14のサイドエッチングが無くなることが理解でき
る。
As can be understood from FIG. 5, the ratio [N] /
As [Cl] increases, the side etching amount of the Cu wiring main material layer 14 decreases, and when [N] / [Cl] exceeds about 2, the side etching amount is almost zero, that is, the side etching of the Cu wiring main material layer 14 is performed. Can be understood to disappear.

【0059】従ってCu配線主材層14のサイドエッチ
ングを防止するためには、[N]/[Cl]>2すなわ
ち0.5>[Cl]/[N]>0とするのが好ましいこ
とがわかる。
Therefore, in order to prevent the side etching of the Cu wiring main material layer 14, it is preferable that [N] / [Cl]> 2, that is, 0.5> [Cl] / [N]> 0. Recognize.

【0060】このように比[N]/[Cl]或は[C
l]/[N]を制御することによりCu配線主材層14
のサイドエッチングを防止でき、しかも側壁バリア層2
2の堆積箇所では側壁バリア層22のエッチングの進行
が停止するので、Cu配線主材層14のオーバーエッチ
ングを防止し或はそのオーバーエッチング量を少なくで
き従ってCu配線主材層14を支障なく配線形状に加工
できる。
Thus, the ratio [N] / [Cl] or [C]
Cu wiring main material layer 14 by controlling 1] / [N]
Side etching can be prevented, and the side wall barrier layer 2
Since the etching of the side wall barrier layer 22 is stopped at the deposition position of 2, the overetching of the Cu wiring main material layer 14 can be prevented or the amount of the overetching can be reduced, so that the Cu wiring main material layer 14 can be wired without trouble. Can be processed into a shape.

【0061】図6は比[Ti]/[Cl]と側壁バリア
層の厚さとの関係を示す図である。同図にあっては、上
述した実施例と同様にして、下地10上にTiN下側バ
リア層12、Cu配線主材層14及びTiNマスク材料
16を積層し、然る後、TiNエッチングマスク20を
形成する。そして反応性イオンエッチング法により、T
iNエッチングマスク20を介しTiNマスク材料16
をエッチングした場合の、TiN側壁バリア層22の厚
さを実験的に調べる。このエッチングの際、エッチング
ガスが含む主原料ガスTiClのガス流量を変化させ
て[Ti]/[Cl]を種々に変化させるほかは、上述
したエッチング条件イと同様にして実験を行ない、その
実験結果を、図の横軸に比[Ti]/[Cl]及び縦軸
に側壁バリア層22の厚さ(下地面に沿う方向における
厚さ)[nm]を取って、示した。実験で測定して得た
値を、黒塗り四角でプロットして示す。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the ratio [Ti] / [Cl] and the thickness of the sidewall barrier layer. In the figure, similar to the above-described embodiment, the TiN lower barrier layer 12, the Cu wiring main material layer 14, and the TiN mask material 16 are laminated on the underlayer 10, and then the TiN etching mask 20 is formed. To form. Then, by the reactive ion etching method, T
TiN mask material 16 through the iN etching mask 20
The thickness of the TiN sidewall barrier layer 22 in the case of etching was investigated experimentally. At the time of this etching, except that the gas flow rate of the main raw material gas TiCl 4 contained in the etching gas is changed to variously change [Ti] / [Cl], an experiment is performed in the same manner as in the etching condition a. The experimental results are shown by taking the ratio [Ti] / [Cl] on the horizontal axis and the thickness of the sidewall barrier layer 22 (thickness in the direction along the base surface) [nm] on the vertical axis. The values obtained by the measurement in the experiment are plotted in black squares.

【0062】図6からも理解できるように、[Ti]/
[Cl]がほぼ0.13〜0.17の範囲では、[T
i]/[Cl]の増加とともに側壁バリア層22の厚さ
は増加し、[Ti]/[Cl]がほぼ0.17〜0.2
0の範囲では側壁バリア層22の厚さはほぼ70nmで
一定となる。
As can be understood from FIG. 6, [Ti] /
When [Cl] is in the range of approximately 0.13 to 0.17, [T
The thickness of the sidewall barrier layer 22 increases as i] / [Cl] increases, and [Ti] / [Cl] is approximately 0.17 to 0.2.
In the range of 0, the thickness of the sidewall barrier layer 22 is constant at about 70 nm.

【0063】従って[Ti]/[Cl]=0.2とする
ことにより、厚さ70nmの側壁バリア層22を形成で
き、この厚さはCu配線主材層14の酸化及びCuの拡
散を防止するのに充分な厚さである。
Therefore, by setting [Ti] / [Cl] = 0.2, the sidewall barrier layer 22 having a thickness of 70 nm can be formed, and this thickness prevents oxidation of the Cu wiring main material layer 14 and diffusion of Cu. Thick enough to do so.

【0064】またTiN下層バリア層12を配線形状に
エッチングするのを終了した時点で、TiN上層バリア
層24として機能するTiNエッチングマスク20の残
部を生じさせるためには、エッチング開始前におけるT
iNエッチングマスク20の厚さTを次式を満足する
ように定めれば良い。
Further, when the etching of the TiN lower barrier layer 12 into the wiring shape is completed, in order to generate the remaining portion of the TiN etching mask 20 functioning as the TiN upper barrier layer 24, T before the etching is started.
The thickness T E of the iN etching mask 20 may be set so as to satisfy the following equation.

【0065】T>[エッチングマスク20のエッチン
グレート]×{[配線主材層14の厚さ]/[配線主材
層14のエッチングレート]+[下側バリア層12の厚
さ]/[下側バリア層12のエッチングレート]} この実施例によれば、次のような利点が得られる。
T E > [etching rate of etching mask 20] × {[thickness of wiring main material layer 14] / [etching rate of wiring main material layer 14] + [thickness of lower barrier layer 12] / [ Etching Rate of Lower Barrier Layer 12]} According to this example, the following advantages can be obtained.

【0066】第一に、下地10に半導体素子が形成され
ている場合でも、半導体素子の特性劣化を招かない程度
に低い温度で、Cu配線主材層14を配線形状に加工し
かつCu配線主材層14を下側バリア層12、上側バリ
ア層24及び側壁バリア層22で覆うことができる。
First, even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape and the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape at a temperature low enough not to deteriorate the characteristics of the semiconductor element. The material layer 14 can be covered with the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22.

【0067】第二に、下側バリア層12、上側バリア層
24及び側壁バリア層22をTiNとしているので、こ
れらTiNバリア層12、24及び22の熱膨張係数と
Cu配線主材層14の熱膨張係数との差を小さくでき
る。従ってこれらバリア層12、24及び22により配
線主材層14のSM耐性を向上させることができる。
Secondly, since the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the side wall barrier layer 22 are made of TiN, the thermal expansion coefficient of these TiN barrier layers 12, 24 and 22 and the heat of the Cu wiring main material layer 14 are increased. The difference from the expansion coefficient can be reduced. Therefore, these barrier layers 12, 24 and 22 can improve the SM resistance of the wiring main material layer 14.

【0068】第三に、下側バリア層12、上側バリア層
24及び側壁バリア層22をTiNとしているので、こ
れらTiNバリア層12、24及び22は導電性を有す
る。従ってこれらバリア層12、24及び22により、
配線主材層14のEM耐性を向上させることができる。
Thirdly, since the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22 are made of TiN, the TiN barrier layers 12, 24 and 22 are electrically conductive. Therefore, by these barrier layers 12, 24 and 22,
The EM resistance of the wiring main material layer 14 can be improved.

【0069】[請求項1の発明の第二実施例]この実施
例では、エッチングガスの窒素系ガスとしてNに加え
Oを用いるほかは、上述した請求項1の発明の第一
実施例と同様にして、側壁バリア層22としてTiON
を堆積させる。TiONは、TiNと同等以上にCuの
拡散を抑止する効果を有する。
[0069] In the second embodiment of the present invention defined in claim 1] This embodiment, except using N 2 O addition to the N 2 as nitrogen-based gas of the etching gas, a first embodiment of the invention of claim 1 described above Similar to the example, TiON is used as the sidewall barrier layer 22.
Deposit. TiON has the effect of suppressing the diffusion of Cu to the same extent as TiN or more.

【0070】この実施例において、側壁バリア層22を
堆積させるためのエッチング時におけるTiCl、C
、N及びNOのガス流量をそれぞれ、20SC
CM、10SCCM、115SCCM及び5SCCMと
した場合、[Ti]、[Cl]及び[N]は次のように
なる。
In this embodiment, TiCl 4 , C during etching for depositing the sidewall barrier layer 22 is used.
The gas flow rates of l 2 , N 2 and N 2 O were respectively 20 SC
In the case of CM, 10 SCCM, 115 SCCM and 5 SCCM, [Ti], [Cl] and [N] are as follows.

【0071】0℃、1気圧において単位体積当たり(こ
こでは1000cc当たり)のTiClが含むTi元
素の個数及びCl元素の個数は、アボガドロ数6.02
×1023(mol−1)を使って、Ti元素について
6.02×1023×1=6.02×1023個、Cl
元素について6.02×1023×4=2.408×1
24個になる。同様に、0℃、1気圧において単位体
積当たりのClが含むCl元素の個数は6.02×1
23×2=1.204×1024個、0℃、1気圧に
おいて単位体積当たりのNが含むN元素の個数は6.
02×1023×2=1.204×1024個、さらに
0℃、1気圧において単位体積当たりのNOが含むN
元素の個数は6.02×1023×2=1.204×1
24個になる。
The number of Ti elements and the number of Cl elements contained in TiCl 4 per unit volume (here, per 1000 cc) at 0 ° C. and 1 atm are Avogadro's number 6.02.
Using x10 23 (mol −1 ), 6.02 × 10 23 x1 = 6.02 × 10 23 Ti element, Cl
Regarding the element 6.02 × 10 23 × 4 = 2.408 × 1
It becomes 0 24 . Similarly, at 0 ° C. and 1 atm, the number of Cl elements contained in Cl 2 per unit volume is 6.02 × 1.
0 23 × 2 = 1.204 × 10 24 pieces, 0 ° C., the number of N elements N 2 contains per unit volume in 1 atm 6.
02 × 10 23 × 2 = 1.204 × 10 24 , and N contained in N 2 O per unit volume at 0 ° C. and 1 atm.
The number of elements is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.204 × 1
It becomes 0 24 .

【0072】従ってTiClのガス流量;20SCC
M、Clのガス流量;10SCCM、Nのガス流
量;115SCCM、NOのガス流量;5SCCMの
とき0℃、1気圧において単位時間当たり(ここでは1
分当たり)にエッチング室内に流れ込む各元素の個数
は、[Ti]=6.02×1023×(20/100
0)=1.2×1022個、[Cl]=2.408×1
24×(20/1000)+1.204×1024×
(10/1000)=6.02×1022個、[N]=
1.204×1024×(115/1000)+1.2
04×1024×(5/1000)=1.44×10
23個になる。エッチングガスをTiCl、Cl
及びNOの混合ガスとしているので、これらTi
Cl、Cl、N及びNOのガス流量をそれぞれ
任意好適に調整することにより、比[N]/[Cl]と
比[Ti]/[Cl]とをそれぞれ独立に制御できる。
またN及びNOのガス流量を任意好適に調整するこ
とにより、[N]を所望の個数としながら、TiON側
壁バリア層22の酸素含有率を制御することもできる。
Therefore, TiCl 4 gas flow rate: 20 SCC
M, Cl 2 gas flow rate; 10 SCCM, N 2 gas flow rate; 115 SCCM, N 2 O gas flow rate; 5 SCCM per unit time at 0 ° C. and 1 atmosphere (here, 1
The number of each element flowing into the etching chamber per minute is [Ti] = 6.02 × 10 23 × (20/100)
0) = 1.2 × 10 22 pieces, [Cl] = 2.408 × 1
0 24 × (20/1000) + 1.204 × 10 24 ×
(10/1000) = 6.02 × 10 22 , [N] =
1.204 x 10 24 x (115/1000) + 1.2
04 x 10 24 x (5/1000) = 1.44 x 10
23 . The etching gas is TiCl 4 , Cl 2 ,
Since a mixed gas of N 2 and N 2 O is used, these Ti
The ratio [N] / [Cl] and the ratio [Ti] / [Cl] can be independently controlled by adjusting the gas flow rates of Cl 4 , Cl 2 , N 2 and N 2 O arbitrarily and appropriately.
Further, the oxygen content rate of the TiON side wall barrier layer 22 can be controlled while the [N] is set to a desired number by adjusting the gas flow rates of N 2 and N 2 O arbitrarily and suitably.

【0073】この実施例においても、次の効果を期待で
きる。
Also in this embodiment, the following effects can be expected.

【0074】第一に、下地10に半導体素子が形成され
ている場合でも、半導体素子の特性劣化を招かない程度
に低い温度で、Cu配線主材層14を配線形状に加工し
かつCu配線主材層14を下側バリア層12、上側バリ
ア層24及び側壁バリア層22で覆うことができる。
First, even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape at a temperature low enough not to deteriorate the characteristics of the semiconductor element, and the Cu wiring main layer 14 is processed. The material layer 14 can be covered with the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22.

【0075】第二に、下側バリア層12及び上側バリア
層24をTiN及び側壁バリア層22をTiONとして
いるので、これらバリア層12、24及び22の熱膨張
係数とCu配線主材層14の熱膨張係数との差を小さく
できる。従ってこれらバリア層12、24及び22によ
り、配線主材層14のSM耐性を向上させることができ
る。
Second, since the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 24 are made of TiN and the side wall barrier layer 22 is made of TiON, the thermal expansion coefficients of these barrier layers 12, 24 and 22 and the Cu wiring main material layer 14 are made. The difference from the coefficient of thermal expansion can be reduced. Therefore, the barrier layers 12, 24 and 22 can improve the SM resistance of the wiring main material layer 14.

【0076】第三に、下側バリア層12及び上側バリア
層24をTiN及び側壁バリア層22をTiONとして
いるので、これらバリア層12、24及び22は導電性
を有する。従ってこれらバリア層12、24及び22に
より、配線主材層14のEM耐性を向上させることがで
きる。
Thirdly, since the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 24 are made of TiN and the side wall barrier layer 22 is made of TiON, the barrier layers 12, 24 and 22 are electrically conductive. Therefore, the barrier layers 12, 24, and 22 can improve the EM resistance of the wiring main material layer 14.

【0077】[請求項1の発明の第三実施例]この実施
例では、主原料ガスとしてZrCl、塩素系ガスとし
てCl及び窒素系ガスとしてNを用い、反応性エッ
チングガスを、これらZrCl、Cl及びNの混
合ガスとする。従って主原料ガスは側壁バリア構成元素
となるZrを含む塩化物である。またエッチングマスク
としてZrNから成る単層膜を用いる。従ってエッチン
グマスクは側壁バリア構成元素としてZrを含む膜であ
る。
[0077] In the third embodiment of the present invention defined in claim 1 This example, ZrCl 4, and N 2 is used as Cl 2 and nitrogen-based gas as a chlorine-based gas as the main raw material gas, a reactive etching gas, these A mixed gas of ZrCl 4 , Cl 2 and N 2 is used. Therefore, the main source gas is a chloride containing Zr which is a sidewall barrier constituent element. A single layer film made of ZrN is used as an etching mask. Therefore, the etching mask is a film containing Zr as a sidewall barrier constituent element.

【0078】(1:下地上に順次に下側バリア層及び配
線主材層を積層する工程)まずこの実施例では、半導体
素子が形成されたSi基板と半導体素子上に形成された
SiO膜とから成る下地10を用意し、この下地10
上に順次に、スパッタ法により、厚さ0.1μm程度の
ZrN下側バリア層12及び厚さ0.6μm程度のCu
配線主材層14を積層する(図1(A)〜図1
(B))。
(1: Step of Laminating Lower Barrier Layer and Wiring Main Material Layer Sequentially on Underlayer) First, in this embodiment, a Si substrate on which a semiconductor element is formed and a SiO 2 film formed on the semiconductor element are formed. Prepare a base 10 consisting of and
The ZrN lower barrier layer 12 having a thickness of about 0.1 μm and Cu having a thickness of about 0.6 μm are sequentially deposited on the upper side by a sputtering method.
The wiring main material layer 14 is laminated (FIG. 1 (A) to FIG. 1).
(B)).

【0079】例えば、Ar及びNの混合ガスを雰囲気
ガス(スパッタガス)に用い雰囲気ガス圧を5mTor
rとしたDCスパッタ法により、ZrN下側バリア層1
2を積層する。またArを雰囲気ガスに用いたスパッタ
法により、Cu配線主材層14を積層する。
For example, a mixed gas of Ar and N 2 is used as an atmospheric gas (sputtering gas) and the atmospheric gas pressure is 5 mTorr.
ZrN lower barrier layer 1 by DC sputtering method with r
Stack two. Further, the Cu wiring main material layer 14 is laminated by a sputtering method using Ar as an atmospheric gas.

【0080】(2:配線主材層上に上側バリア層を兼ね
るエッチングマスクを形成する工程)次にこの実施例で
は、Cu配線主材層14上に、スパッタ法により、厚さ
1.0μm程度のZrNマスク材料16を積層する(図
1(C))。
(2: Step of forming an etching mask which also functions as an upper barrier layer on the wiring main material layer) Next, in this embodiment, a thickness of about 1.0 μm is formed on the Cu wiring main material layer 14 by the sputtering method. The ZrN mask material 16 is laminated (FIG. 1 (C)).

【0081】下地10に半導体素子例えばMOSFET
を形成している場合でも、従来周知の薄膜形成技術例え
ばスパッタ法によれば、半導体素子の電気的特性を劣化
させない程度に低い温度で、ZrN下側バリア層12、
Cu配線主材層14及びZrNマスク材料16を積層で
きる。
A semiconductor element such as MOSFET is formed on the base 10.
Even when the ZrN lower barrier layer 12 is formed by a well-known thin film forming technique such as a sputtering method, the ZrN lower barrier layer 12 is formed at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element.
The Cu wiring main material layer 14 and the ZrN mask material 16 can be laminated.

【0082】尚、ZrN下側バリア層12及びZrNマ
スク材料16を、Zr1−X(0.5≦X≦1、例
えばX=0.5)とすることができる。
The ZrN lower barrier layer 12 and the ZrN mask material 16 may be Zr X N 1-X (0.5≤X≤1, for example X = 0.5).

【0083】次いでZrNマスク材料16上にレジスト
を厚さ1μmに塗布し、然る後、レジストを露光及び現
像してレジストパターン18を形成する(図2
(A))。レジストパターン18の平面形状は配線形状
となっている。
Next, a resist is applied to the ZrN mask material 16 to a thickness of 1 μm, and then the resist is exposed and developed to form a resist pattern 18 (FIG. 2).
(A)). The planar shape of the resist pattern 18 is a wiring shape.

【0084】次いで従来周知のドライエッチング技術こ
こでは反応性イオンエッチング(RIE:Reacti
ve Ion Etching)法により、レジストパ
ターン18を介してZrNマスク材料16を配線形状に
エッチング加工し、この材料16から成るZrNエッチ
ングマスク20を形成する(図2(B))。ZrNエッ
チングマスク20は上側バリア層を兼ねており、後述す
る側壁バリア層の堆積終了後にCu配線主材層14上に
残存する部分が上側バリア層として機能する。
Next, a well-known dry etching technique, here reactive ion etching (RIE: Reacti)
The ZrN mask material 16 is etched into a wiring shape through the resist pattern 18 by the ve Ion Etching) method to form a ZrN etching mask 20 made of this material 16 (FIG. 2B). The ZrN etching mask 20 also serves as the upper barrier layer, and the portion remaining on the Cu wiring main material layer 14 after the completion of the deposition of the sidewall barrier layer described later functions as the upper barrier layer.

【0085】ZrNエッチングマスク20を形成する
際、ZrNマスク材料16はエッチングするがCu配線
主材層14はエッチングしないように、エッチング条件
を選択するのが好ましい。例えば、反応性イオンエッチ
ングの場合には、反応性エッチングガスをCl及び下
地温度を室温として、エッチングを行なうことにより、
Cu配線主材層14をエッチングしないようにZrNマ
スク材料16をエッチングできる。
When forming the ZrN etching mask 20, it is preferable to select the etching conditions so that the ZrN mask material 16 is etched but the Cu wiring main material layer 14 is not etched. For example, in the case of reactive ion etching, the etching is performed with Cl 2 as the reactive etching gas and room temperature as the base temperature,
The ZrN mask material 16 can be etched so as not to etch the Cu wiring main material layer 14.

【0086】また下地10に半導体素子を形成している
場合でも、従来周知のエッチング技術例えば反応性イオ
ンエッチング法により、半導体素子の電気的特性を劣化
させない程度に低い温度で、エッチングマスク20を形
成できる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the etching mask 20 is formed by a well-known etching technique such as a reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. it can.

【0087】次いでレジストパターン18を、Oプラ
ズマを用いたアッシング処理により、除去する(図3
(A))。
Then, the resist pattern 18 is removed by ashing treatment using O 2 plasma (FIG. 3).
(A)).

【0088】(3:反応性イオンエッチング法により、
配線主材層を配線形状にエッチング加工しながら、配線
主材層のエッチング加工側壁面に、主としてエッチング
マスクと反応性エッチングガスとの反応生成物より成る
側壁バリア層を堆積させる工程)次にこの実施例では、
ZrCl、Cl及びNの混合ガスを反応性エッチ
ングガスに用いた反応性イオンエッチング法により、Z
rNエッチングマスク20を介してCu配線主材層14
及びZrN下側バリア層12を順次にエッチングし、こ
れら主材層14及びバリア層12を配線形状に加工す
る。このエッチングの過程で、ZrCl、Cl及び
の混合ガスである反応性エッチングガスと、ZrN
エッチングマスク20との反応生成物ZrNが、ZrN
エッチングマスク20の側壁面20aと、Cu配線主材
層14のエッチング加工側壁面14aと、下側バリア層
12のエッチング加工側壁面12aとに堆積し、従って
この反応生成物から成るZrN側壁バリア層22を、こ
れら側壁面20a、14a及び12aに自己整合的に堆
積させることができる。またZrN下側バリア層12の
エッチング加工終了後、Cu配線主材層14上に残存す
るZrNエッチングマスク20がZrN上側バリア層2
4として機能する。従って配線形状に加工され、ZrN
下側バリア層12、ZrN上側バリア層24及びZrN
側壁バリア層22で覆われたCu配線主材層14を得る
ことができる(図3(B))。
(3: By the reactive ion etching method,
While etching the wiring main material layer into a wiring shape, a sidewall barrier layer mainly composed of a reaction product of an etching mask and a reactive etching gas is deposited on the etching-processed sidewall surface of the wiring main material layer. In the example,
By a reactive ion etching method using a mixed gas of ZrCl 4 , Cl 2 and N 2 as a reactive etching gas, Z
Cu wiring main material layer 14 through the rN etching mask 20
And the ZrN lower barrier layer 12 are sequentially etched, and the main material layer 14 and the barrier layer 12 are processed into a wiring shape. During the etching process, a reactive etching gas, which is a mixed gas of ZrCl 4 , Cl 2 and N 2 , and ZrN
The reaction product ZrN with the etching mask 20 is ZrN.
The ZrN side wall barrier layer is deposited on the side wall surface 20a of the etching mask 20, the side wall surface 14a of the Cu wiring main material layer 14 and the side wall surface 12a of the lower barrier layer 12, and is therefore formed of this reaction product. 22 can be deposited on these sidewall surfaces 20a, 14a and 12a in a self-aligned manner. After the etching process of the ZrN lower barrier layer 12 is completed, the ZrN etching mask 20 remaining on the Cu wiring main material layer 14 is the ZrN upper barrier layer 2.
Function as 4. Therefore, it is processed into a wiring shape, and ZrN
Lower barrier layer 12, ZrN upper barrier layer 24 and ZrN
The Cu wiring main material layer 14 covered with the sidewall barrier layer 22 can be obtained (FIG. 3B).

【0089】下地10に半導体素子を形成している場合
でも、反応性イオンエッチング法により、半導体素子の
電気的特性を劣化させない程度に低い温度で、Cu配線
主材層14、ZrN下側バリア層12をエッチングしか
つZrN側壁バリア層22を堆積させることができる。
Even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 and the ZrN lower barrier layer are formed by the reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. 12 can be etched and a ZrN sidewall barrier layer 22 can be deposited.

【0090】エッチング条件は、例えば次のように設定
すれば良い。エッチング装置としてマグネトロン反応性
イオンエッチング装置を用い、反応性エッチングガスが
含むZrCl、Cl及びNのガス流量をそれぞれ
20SCCM、10SCCM及び120SCCM、エッ
チングガス圧を35mTorr、RF電力を500Wと
する。エッチング時の下地温度はCu配線主材層14の
エッチングに適した250〜400℃ここでは300℃
とする。
The etching conditions may be set as follows, for example. A magnetron reactive ion etching apparatus is used as an etching apparatus, and the gas flow rates of ZrCl 4 , Cl 2 and N 2 contained in the reactive etching gas are 20 SCCM, 10 SCCM and 120 SCCM, respectively, the etching gas pressure is 35 mTorr, and the RF power is 500 W. The base temperature at the time of etching is 250 to 400 ° C. which is suitable for etching the Cu wiring main material layer 14 and here is 300 ° C.
And

【0091】この実施例では、主原料ガスとしてZrC
を用いて、ZrN側壁バリア層22を堆積させるた
めのエッチングを行なうが、このエッチングの反応機構
は、主原料ガスとしてTiClを用いる請求項1の第
一実施例と同様であり、従って主原料ガスとしてZrC
を用いるこの実施例でも、下地温度とCuのエッチ
ングレートとの関係は、図4と同様の傾向を示すと考え
られる。従って下地10に形成した半導体素子の特性劣
化を防止しつつ、Cuのエッチングレートを高めるため
には、Cuのエッチングレートの飽和が始まるほぼ30
0℃程度に下地温度を定めるのが良い。
In this embodiment, ZrC is used as the main raw material gas.
The etching for depositing the ZrN side wall barrier layer 22 is performed by using l 4, and the reaction mechanism of this etching is the same as that of the first embodiment of claim 1 in which TiCl 4 is used as the main raw material gas. ZrC as main source gas
In this embodiment using l 4, the relationship between the etching rate of the underlayer temperature and Cu is considered to indicate the same tendency as FIG. Therefore, in order to prevent the deterioration of the characteristics of the semiconductor element formed on the underlayer 10 and increase the etching rate of Cu, saturation of the etching rate of Cu starts at about 30%.
It is preferable to set the base temperature to about 0 ° C.

【0092】またエッチングガスが含むZr元素、Cl
元素及びN元素であって0℃及び1気圧においてエッチ
ング装置のエッチング室内に単位時間当たりに供給され
るZr元素の総個数、Cl元素の総個数及びN元素の総
個数をそれぞれ、[Zr]、[Cl]及び[N]と表せ
ば、ZrN側壁バリア層22の堆積時におけるCu配線
主材層14のサイドエッチング量を、比[N]/[C
l]の大きさに応じて制御でき、また側壁バリア層22
の厚さを、比[Zr]/[Cl]の大きさに応じて制御
できる。
Zr element and Cl contained in the etching gas
[Zr], the total number of Zr elements, the total number of Cl elements, and the total number of N elements, which are elements and N elements and are supplied per unit time into the etching chamber of the etching apparatus at 0 ° C. and 1 atm, respectively. Expressing [Cl] and [N], the side etching amount of the Cu wiring main material layer 14 at the time of depositing the ZrN side wall barrier layer 22 is expressed by the ratio [N] / [C].
1] and the sidewall barrier layer 22.
Can be controlled according to the magnitude of the ratio [Zr] / [Cl].

【0093】エッチングガスをZrCl、Cl及び
の混合ガスとし、側壁バリア層22を堆積させるた
めのエッチング時におけるZrCl、Cl及びN
のガス流量をそれぞれ、20SCCM、10SCCM及
び120SCCMとした場合、[Zr]、[Cl]及び
[N]は次のようになる。
[0093] The etching gas is ZrCl 4, a mixed gas of Cl 2 and N 2, ZrCl 4 in etching for depositing a sidewall barrier layer 22, Cl 2 and N 2
[Zr], [Cl], and [N] are as follows when the gas flow rates of 20 SCCM, 10 SCCM, and 120 SCCM are respectively set.

【0094】0℃、1気圧において単位体積当たり(こ
こでは1000cc当たり)のZrClが含むZr元
素の個数及びCl元素の個数は、アボガドロ数6.02
×1023(mol−1)を使って、Zr元素について
6.02×1023個、Cl元素について6.02×1
23×4=2.408×1024個になる。同様に、
0℃、1気圧において単位体積当たりのClが含むC
l元素の個数は6.02×1023×2=1.204×
1024個、0℃、1気圧において単位体積当たりのN
が含むN元素の個数は6.02×1023×2=1.
204×1024個になる。
The number of Zr elements and the number of Cl elements contained in ZrCl 4 per unit volume (here, per 1000 cc) at 0 ° C. and 1 atm are Avogadro's number 6.02.
Using x10 23 (mol −1 ), 6.02 × 10 23 for Zr element and 6.02 × 1 for Cl element
It becomes 0 23 × 4 = 2.408 × 10 24 pieces. Similarly,
C contained in Cl 2 per unit volume at 0 ° C. and 1 atm
The number of 1 elements is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.204 ×
10 24 , N per unit volume at 0 ° C and 1 atm
The number of N elements contained in 2 is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.
It becomes 204 × 10 24 .

【0095】従ってZrClのガス流量;20SCC
M、Clのガス流量;10SCCM、Nのガス流
量;120SCCMのとき0℃、1気圧において単位時
間当たり(ここでは1分当たり)にエッチング室内に流
れ込む各元素の個数は、[Zr]=6.02×1023
×(20/1000)=1.2×1022個、[Cl]
=2.408×1024×(20/1000)+1.2
04×1024×(10/1000)=6.02×10
22個、[N]=1.204×1024×(120/1
000)=1.44×1023個になる。エッチングガ
スをZrCl、Cl及びNの混合ガスとしている
ので、これらZrCl、Cl及びNのガス流量を
それぞれ任意好適に調整することにより、比[N]/
[Cl]と比[Zr]/[Cl]とをそれぞれ独立に制
御できる。
Therefore, the gas flow rate of ZrCl 4 ; 20SCC
When the gas flow rate of M and Cl 2 is 10 SCCM and the gas flow rate of N 2 is 120 SCCM, the number of each element flowing into the etching chamber per unit time (here, per minute) at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure is [Zr] = 6.02 x 10 23
× (20/1000) = 1.2 × 10 22 pieces, [Cl]
= 2.408 × 10 24 × (20/1000) +1.2
04 × 10 24 × (10/1000) = 6.02 × 10
22 pieces, [N] = 1.204 × 10 24 × (120/1
000) = 1.44 × 10 23 pieces. Since the etching gas is set to ZrCl 4, a mixed gas of Cl 2 and N 2, by adjusting any suitably These ZrCl 4, Cl 2 and N 2 gas flow rate, respectively, the ratio [N] /
[Cl] and the ratio [Zr] / [Cl] can be controlled independently.

【0096】この実施例では、主原料ガスとしてZrC
を用いて、ZrN側壁バリア層22を堆積させるた
めのエッチングを行なうが、このエッチングの反応機構
は、主原料ガスとしてTiClを用いる請求項1の発
明の第一実施例と同様であると考えられる。従って主原
料ガスとしてZrClを用いるこの実施例でも、Cu
配線主材層14のサイドエッチング量と比[N]/[C
l]との関係は、図5と同様の関係を示し、また側壁バ
リア層22の厚さと比[Zr]/[Cl]との関係は、
図6と同様の関係を示すものと考えられる。
In this embodiment, ZrC is used as the main raw material gas.
The etching for depositing the ZrN side wall barrier layer 22 is performed using l 4, and the reaction mechanism of this etching is the same as that of the first embodiment of the invention of claim 1 in which TiCl 4 is used as the main raw material gas. it is conceivable that. Therefore, also in this example using ZrCl 4 as the main source gas, Cu
Side etching amount of wiring main material layer 14 and ratio [N] / [C]
1] shows the same relationship as in FIG. 5, and the relationship between the thickness of the sidewall barrier layer 22 and the ratio [Zr] / [Cl] is as follows.
It is considered that this shows the same relationship as in FIG.

【0097】従ってCu配線主材層14のサイドエッチ
ングを防止するためには、[N]/[Cl]>2すなわ
ち0.5>[Cl]/[N]>0とするのが好ましいと
考えられる。このように比[N]/[Cl]或は[C
l]/[N]を制御することによりCu配線主材層14
のサイドエッチングを防止できると考えられ、しかも側
壁バリア層22の堆積箇所では側壁バリア層22のエッ
チングの進行が停止するので、Cu配線主材層14のオ
ーバーエッチングを防止し或はそのオーバーエッチング
量を少なくでき従ってCu配線主材層14を支障なく配
線形状に加工できる。
Therefore, in order to prevent side etching of the Cu wiring main material layer 14, it is considered preferable to set [N] / [Cl]> 2, that is, 0.5> [Cl] / [N]> 0. To be Thus, the ratio [N] / [Cl] or [C]
Cu wiring main material layer 14 by controlling 1] / [N]
It is considered that the side etching of the Cu wiring main material layer 14 is prevented or the progress of the etching of the side wall barrier layer 22 is stopped at the deposition portion of the side wall barrier layer 22. Therefore, the Cu wiring main material layer 14 can be processed into a wiring shape without any trouble.

【0098】また[Zr]/[Cl]=0.2とするこ
とにより、厚さ70nmのZrN側壁バリア層22を形
成できると考えられ、この厚さはCu配線主材層14の
酸化及びCuの拡散を防止するのに充分な厚さである。
By setting [Zr] / [Cl] = 0.2, it is considered that the ZrN side wall barrier layer 22 having a thickness of 70 nm can be formed. This thickness is determined by oxidation of the Cu wiring main material layer 14 and Cu. Is thick enough to prevent the diffusion of

【0099】またZrN下層バリア層12を配線形状に
エッチングするのを終了した時点で、ZrN上層バリア
層24として機能するZrNエッチングマスク20の残
部を生じさせるためには、エッチング開始前におけるZ
rNエッチングマスク20の厚さTを次式を満足する
ように定めれば良い。
When the etching of the ZrN lower barrier layer 12 into the wiring shape is completed, in order to generate the remaining portion of the ZrN etching mask 20 functioning as the ZrN upper barrier layer 24, Z before the start of etching is used.
The thickness T E of the rN etching mask 20 may be set so as to satisfy the following equation.

【0100】T>[エッチングマスク20のエッチン
グレート]×{[配線主材層14の厚さ]/[配線主材
層14のエッチングレート]+[下側バリア層12の厚
さ]/[下側バリア層12のエッチングレート]} この実施例によれば、次のような利点が得られる。
T E > [etching rate of etching mask 20] × {[thickness of wiring main material layer 14] / [etching rate of wiring main material layer 14] + [thickness of lower barrier layer 12] / [ Etching Rate of Lower Barrier Layer 12]} According to this example, the following advantages can be obtained.

【0101】第一に、下地10に半導体素子が形成され
ている場合でも、半導体素子の特性劣化を招かない程度
に低い温度で、Cu配線主材層14を配線形状に加工し
かつCu配線主材層14を下側バリア層12、上側バリ
ア層24及び側壁バリア層22で覆うことができる。
First, even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape and the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape at a temperature low enough not to deteriorate the characteristics of the semiconductor element. The material layer 14 can be covered with the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22.

【0102】第二に、下側バリア層12、上側バリア層
24及び側壁バリア層22をZrNとしているので、こ
れらバリア層12、24及び22の熱膨張係数とCu配
線主材層14の熱膨張係数との差を小さくできる。従っ
てこれらバリア層12、24及び22により、配線主材
層14のSM耐性を向上させることができる。
Secondly, since the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the side wall barrier layer 22 are made of ZrN, the thermal expansion coefficient of these barrier layers 12, 24 and 22 and the thermal expansion of the Cu wiring main material layer 14 are made. The difference from the coefficient can be reduced. Therefore, the barrier layers 12, 24 and 22 can improve the SM resistance of the wiring main material layer 14.

【0103】第三に、下側バリア層12、上側バリア層
24及び側壁バリア層22をZrNとしているので、こ
れらバリア層12、24及び22は導電性を有する。従
ってこれらバリア層12、24及び22により、配線主
材層14のEM耐性を向上させることができる。
Thirdly, since the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the side wall barrier layer 22 are made of ZrN, these barrier layers 12, 24 and 22 have conductivity. Therefore, the barrier layers 12, 24, and 22 can improve the EM resistance of the wiring main material layer 14.

【0104】[請求項1の発明の第四実施例]この実施
例では、エッチングガスの窒素系ガスとしてNに加え
Oを用いるほかは、請求項1の発明の第三実施例と
同様にして、側壁バリア層22としてZrONを堆積さ
せる。ZrONは、ZrNと同等以上にCuの拡散を抑
止する効果を有する。
[0104] In the fourth embodiment of the present invention defined in claim 1] This embodiment, except using N 2 O addition to the N 2 as nitrogen-based gas of the etching gas, a third embodiment of the invention of claim 1 Similarly, ZrON is deposited as the sidewall barrier layer 22. ZrON has the effect of suppressing the diffusion of Cu to the same extent as ZrN.

【0105】この実施例においては、側壁バリア層22
を堆積させるためのエッチング時におけるZrCl
Cl、N及びNOのガス流量をそれぞれ、20S
CCM、10SCCM、115SCCM及び5SCCM
とした場合、[Zr]、[Cl]及び[N]は次のよう
になる。
In this embodiment, the sidewall barrier layer 22
ZrCl 4 during etching to deposit
The gas flow rates of Cl 2 , N 2 and N 2 O are respectively 20S.
CCM, 10 SCCM, 115 SCCM and 5 SCCM
Then, [Zr], [Cl] and [N] are as follows.

【0106】0℃、1気圧において単位体積当たり(こ
こでは1000cc当たり)のZrClが含むZr元
素の個数及びCl元素の個数は、アボガドロ数6.02
×1023(mol−1)を使って、Zr元素について
6.02×1023個、Cl元素について6.02×1
23×4=2.408×1024個になる。同様に、
0℃、1気圧において単位体積当たりのClが含むC
l元素の個数は6.02×1023×2=1.204×
1024個、0℃、1気圧において単位体積当たりのN
が含むN元素の個数は6.02×1023×2=1.
204×1024個、さらに0℃、1気圧において単位
体積当たりのNOが含むN元素の個数は6.02×1
23×2=1.204×1024個になる。
The number of Zr elements and the number of Cl elements contained in ZrCl 4 per unit volume (here, per 1000 cc) at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure are Avogadro's number 6.02.
Using x10 23 (mol −1 ), 6.02 × 10 23 for Zr element and 6.02 × 1 for Cl element
It becomes 0 23 × 4 = 2.408 × 10 24 pieces. Similarly,
C contained in Cl 2 per unit volume at 0 ° C. and 1 atm
The number of 1 elements is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.204 ×
10 24 , N per unit volume at 0 ° C and 1 atm
The number of N elements contained in 2 is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.
204 × 10 24 , and the number of N elements contained in N 2 O per unit volume at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure is 6.02 × 1.
It becomes 0 23 × 2 = 1.204 × 10 24 pieces.

【0107】従ってZrClのガス流量;20SCC
M、Clのガス流量;10SCCM、Nのガス流
量;115SCCM、NOのガス流量;5SCCMの
とき0℃、1気圧において単位時間当たり(ここでは1
分当たり)にエッチング室内に流れ込む各元素の個数
は、[Zr]=6.02×1023×(20/100
0)=1.2×1022個、[Cl]=2.408×1
24×(20/1000)+1.204×1024×
(10/1000)=6.02×1022個、[N]=
1.204×1024×(115/1000)+1.2
04×1024×(5/1000)=1.44×10
23個になる。エッチングガスをZrCl、Cl
及びNOの混合ガスとしているので、これらZr
Cl、Cl、N及びNOのガス流量をそれぞれ
任意好適に調整することにより、比[N]/[Cl]と
比[Zr]/[Cl]とをそれぞれ独立に制御できる。
またN及びNOのガス流量を任意好適に調整するこ
とにより、[N]を所望の個数としながら、ZrON側
壁バリア層22の酸素含有率を制御することもできる。
Therefore, the gas flow rate of ZrCl 4 ; 20SCC
M, Cl 2 gas flow rate; 10 SCCM, N 2 gas flow rate; 115 SCCM, N 2 O gas flow rate; 5 SCCM per unit time at 0 ° C. and 1 atmosphere (here, 1
The number of each element flowing into the etching chamber per minute is [Zr] = 6.02 × 10 23 × (20/100)
0) = 1.2 × 10 22 pieces, [Cl] = 2.408 × 1
0 24 × (20/1000) + 1.204 × 10 24 ×
(10/1000) = 6.02 × 10 22 , [N] =
1.204 x 10 24 x (115/1000) + 1.2
04 x 10 24 x (5/1000) = 1.44 x 10
23 . The etching gas is ZrCl 4 , Cl 2 ,
Since a mixed gas of N 2 and N 2 O is used, these Zr
The ratio [N] / [Cl] and the ratio [Zr] / [Cl] can be independently controlled by adjusting the gas flow rates of Cl 4 , Cl 2 , N 2 and N 2 O, respectively.
Further, the oxygen content of the ZrON side wall barrier layer 22 can be controlled while the desired number of [N] can be controlled by adjusting the gas flow rates of N 2 and N 2 O arbitrarily and appropriately.

【0108】この実施例においても次の効果を期待でき
る。
The following effects can be expected in this embodiment as well.

【0109】第一に、下地10に半導体素子が形成され
ている場合でも、半導体素子の特性劣化を招かない程度
に低い温度で、Cu配線主材層14を配線形状に加工し
かつCu配線主材層14を下側バリア層12、上側バリ
ア層24及び側壁バリア層22で覆うことができる。
First, even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape and the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape at a temperature low enough not to deteriorate the characteristics of the semiconductor element. The material layer 14 can be covered with the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22.

【0110】第二に、下側バリア層12及び上側バリア
層24をZrN及び側壁バリア層22をZrONとして
いるので、これらバリア層12、24及び22の熱膨張
係数とCu配線主材層14の熱膨張係数との差を小さく
できる。従ってこれらバリア層12、24及び22によ
り、配線主材層14のSM耐性を向上させることができ
る。
Second, since the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 24 are made of ZrN and the side wall barrier layer 22 is made of ZrON, the thermal expansion coefficients of these barrier layers 12, 24 and 22 and the Cu wiring main material layer 14 are made. The difference from the coefficient of thermal expansion can be reduced. Therefore, the barrier layers 12, 24 and 22 can improve the SM resistance of the wiring main material layer 14.

【0111】第三に、下側バリア層12及び上側バリア
層24をZrN及び側壁バリア層22をZrONとして
いるので、これらバリア層12、24及び22は導電性
を有する。従ってこれらバリア層12、24及び22に
より、配線主材層14のEM耐性を向上させることがで
きる。
Thirdly, since the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 24 are made of ZrN and the side wall barrier layer 22 is made of ZrON, these barrier layers 12, 24 and 22 are conductive. Therefore, the barrier layers 12, 24, and 22 can improve the EM resistance of the wiring main material layer 14.

【0112】請求項1の発明は上述した実施例にのみ限
定されるものではなく、従って種々の変形を行なうこと
ができる。
The invention of claim 1 is not limited to the above-mentioned embodiment, and therefore various modifications can be made.

【0113】例えば、(1−A)主原料ガスとして、T
i塩化物及びZr塩化物の一方又は双方を用いることが
できる。Ti塩化物としてはTiCl、またZr塩化
物としてはZrClを用いるのが好適である。
For example, as (1-A) main source gas, T
One or both of i chloride and Zr chloride can be used. It is preferable to use TiCl 4 as the Ti chloride and ZrCl 4 as the Zr chloride.

【0114】また(1−B)エッチングマスクとして、
Ti膜、Zr膜、Ti及びZrの一方を含む化合物膜、
及び、Ti及びZrの双方を含む化合物膜のなかから選
択した一種の膜から成る単層膜を用いることができる。
Ti及びZrの一方を含む化合物膜としては、TiN、
TiON、ZrN又はZrON、Ti及びZrの双方を
含む化合物膜としては、TiZr、TiZrN又はTi
ZrONを用いるのが好適である。
As (1-B) etching mask,
Ti film, Zr film, compound film containing one of Ti and Zr,
Also, a single-layer film made of a kind of film selected from compound films containing both Ti and Zr can be used.
As the compound film containing one of Ti and Zr, TiN,
The compound film containing both TiON, ZrN or ZrON, Ti and Zr may be TiZr, TiZrN or Ti.
It is preferable to use ZrON.

【0115】例えば上述した請求項1の発明の第一実施
例においては、エッチングマスク20をTiN単層膜と
したが、TiN単層膜に代えてTiON単層膜をエッチ
ングマスク20として形成してもよい。この場合、Ti
ON側壁バリア層22を形成でき、TiONはTiNと
同等以上のCu拡散抑止効果を期待できる。
For example, in the above-described first embodiment of the invention of claim 1, the etching mask 20 is the TiN single layer film, but instead of the TiN single layer film, the TiON single layer film is formed as the etching mask 20. Good. In this case, Ti
The ON sidewall barrier layer 22 can be formed, and TiON can be expected to have a Cu diffusion suppression effect equal to or higher than that of TiN.

【0116】また上述した請求項1の発明の第二実施例
においては、エッチングマスク20をTiN単層膜とし
たが、TiN単層膜に代えてTiON単層膜、ZrN単
層膜或はZrON単層膜をエッチングマスク20として
形成してもよい。TiON単層膜をエッチングマスク2
0とした場合、TiON側壁バリア層22を形成でき
る。またZrN単層膜或はZrON単層膜をエッチング
マスク20とした場合、TiZrON側壁バリア層22
を形成できる。TiZrONのCu拡散抑止効果は、T
iN或はTiONと同等と考えられる。
Although the etching mask 20 is the TiN single layer film in the second embodiment of the invention described above, the TiN single layer film may be replaced by a TiON single layer film, a ZrN single layer film or a ZrON single layer film. A single layer film may be formed as the etching mask 20. Etching mask 2 for TiON single layer film
When 0 is set, the TiON side wall barrier layer 22 can be formed. When the ZrN single layer film or the ZrON single layer film is used as the etching mask 20, the TiZrON side wall barrier layer 22 is formed.
Can be formed. The effect of TiZrON to suppress Cu diffusion is T
It is considered to be equivalent to iN or TiON.

【0117】また上述した請求項1の発明の第三実施例
では、エッチングマスク20をZrN単層膜としたが、
ZrN単層膜に代えてZrON単層膜、TiN単層膜或
はTiON単層膜をエッチングマスク20として形成し
てもよい。ZrON単層膜をエッチングマスク20とし
た場合ZrON側壁バリア層22を形成できる。ZrO
NのCuに対する拡散抑止効果は、ZrNと同等以上で
ある。またTiON単層膜をエッチングマスク20とし
た場合TiZrON側壁バリア層22を形成でき、Ti
N単層膜をエッチングマスク20とした場合TiZrN
側壁バリア層22を形成できる。TiZrON及びTi
ZrNのCuに対する拡散抑止効果はいずれも、TiN
或はTiONと同等と考えられる。
In the third embodiment of the invention of claim 1 described above, the etching mask 20 is a ZrN single layer film.
Instead of the ZrN single layer film, a ZrON single layer film, a TiN single layer film or a TiON single layer film may be formed as the etching mask 20. When the ZrON single layer film is used as the etching mask 20, the ZrON side wall barrier layer 22 can be formed. ZrO
The diffusion inhibiting effect of N on Cu is equal to or higher than that of ZrN. Further, when the TiON single layer film is used as the etching mask 20, the TiZrON side wall barrier layer 22 can be formed,
When the N single layer film is used as the etching mask 20, TiZrN
The sidewall barrier layer 22 can be formed. TiZrON and Ti
The diffusion inhibiting effect of ZrN on Cu is TiN.
Or it is considered to be equivalent to TiON.

【0118】また上述した請求項1の発明の第四実施例
では、エッチングマスク20をZrN単層膜としたが、
ZrN単層膜に代えてZrON単層膜、TiN単層膜或
はTiON単層膜をエッチングマスク20として形成し
てもよい。ZrON単層膜をエッチングマスク20とし
た場合ZrON側壁バリア層22を形成できる。ZrO
NはZrNと同等以上の拡散抑止効果を期待できる。ま
たTiON単層膜或はTiN単層膜をエッチングマスク
20とした場合TiZrON側壁バリア層22を形成で
きる。TiZrONのCuに対する拡散抑止効果は、T
iN或はTiONと同等と考えられる。
In the fourth embodiment of the invention of claim 1 described above, the etching mask 20 is a ZrN single layer film.
Instead of the ZrN single layer film, a ZrON single layer film, a TiN single layer film or a TiON single layer film may be formed as the etching mask 20. When the ZrON single layer film is used as the etching mask 20, the ZrON side wall barrier layer 22 can be formed. ZrO
N can be expected to have a diffusion suppressing effect equal to or higher than that of ZrN. Further, when the TiON single layer film or the TiN single layer film is used as the etching mask 20, the TiZrON side wall barrier layer 22 can be formed. The diffusion inhibition effect of TiZrON on Cu is T
It is considered to be equivalent to iN or TiON.

【0119】また(1−C)Ti、Zr、TiN、Ti
ON、ZrN、ZrON、TiZr、TiZrN及びT
iZrONは、導電性を有する、Cuの熱膨張係数に近
い熱膨張係数を有する、Cu、W、Ta、Alそのほか
の配線主材層構成元素に対し拡散抑止効果や酸化防止効
果を有するといった利点を有する。従って下側バリア層
としてTi、Zr、TiN、TiON、ZrN、ZrO
N、TiZr、TiZrN或はTiZrONを形成し、
上側バリア層としてTi、Zr、TiN、TiON、Z
rN、ZrON、TiZr、TiZrN或はTiZrO
Nを形成し、側壁バリア層としてTiN、TiON、Z
rN、ZrON、TiZr、TiZrN或はTiZrO
Nを形成するのが好ましい。また配線主材層として、C
u、W、Ta、Al或はその他を用いることもできる。
Further, (1-C) Ti, Zr, TiN, Ti
ON, ZrN, ZrON, TiZr, TiZrN and T
iZrON has advantages of having conductivity, having a coefficient of thermal expansion close to that of Cu, and having an effect of suppressing diffusion and an effect of preventing oxidation of Cu, W, Ta, Al and other elements constituting the wiring main material layer. Have. Therefore, Ti, Zr, TiN, TiON, ZrN, ZrO is used as the lower barrier layer.
Forming N, TiZr, TiZrN or TiZrON,
Ti, Zr, TiN, TiON, Z as the upper barrier layer
rN, ZrON, TiZr, TiZrN or TiZrO
N is formed, and TiN, TiON, Z is used as a sidewall barrier layer.
rN, ZrON, TiZr, TiZrN or TiZrO
It is preferable to form N. As the wiring main material layer, C
u, W, Ta, Al or others can also be used.

【0120】また(1−D)エッチングガスの窒素系ガ
スとしてNHを含ませても良い。この場合、側壁バリ
ア層の塩素含有率を低減できるので、塩素による配線取
材層の腐食を生じにくくすることができる。
Further, (1-D) NH 3 may be contained as a nitrogen-based gas of the etching gas. In this case, since the chlorine content of the sidewall barrier layer can be reduced, it is possible to prevent chlorine from corroding the wiring material layer.

【0121】また(1−E)酸素を含む側壁バリア層を
堆積させる場合にはエッチングガスに酸素系ガスを含ま
せても良い。酸素系ガスとしてO及びOの一方又は
双方を用いることができる。この場合、エッチングガス
が含む酸素元素及び窒素元素であって0℃、1気圧にお
いてエッチング室内に単位時間当たりに供給される酸素
元素及び窒素元素の個数の比によって、酸素を含む側壁
バリア層の酸素含有率を制御できる。酸素を含む側壁バ
リア層にあっては、その酸素含有率を制御することによ
りCu拡散抑止効果を向上させることができる。
When the sidewall barrier layer containing (1-E) oxygen is deposited, the etching gas may contain an oxygen-based gas. One or both of O 2 and O 3 can be used as the oxygen-based gas. In this case, depending on the ratio of the number of oxygen elements and nitrogen elements contained in the etching gas, which are supplied to the etching chamber per unit time at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure, the oxygen of the sidewall barrier layer containing oxygen is included. The content rate can be controlled. In the case of the side wall barrier layer containing oxygen, the Cu diffusion suppressing effect can be improved by controlling the oxygen content rate.

【0122】[請求項5の発明の第一実施例]この実施
例では、主原料ガスとしてTiCl、塩素系ガスとし
てCl及び窒素系ガスとしてN及びNHを用い、
反応性エッチングガスを、これらTiCl、Cl
及びNHの混合ガスとする。従って主原料ガスは
側壁バリア構成元素となるTiを含む塩化物である。ま
たエッチングマスクとしてTiNから成る単層膜を用い
る。従ってエッチングマスクは側壁バリア構成元素とし
てTiを含む膜である。
[First Embodiment of the Invention of Claim 5] In this embodiment, TiCl 4 is used as a main source gas, Cl 2 is used as a chlorine-based gas, and N 2 and NH 3 are used as a nitrogen-based gas.
The reactive etching gas is changed to TiCl 4 , Cl 2 ,
A mixed gas of N 2 and NH 3 is used. Therefore, the main source gas is a chloride containing Ti which is a constituent element of the sidewall barrier. A single layer film made of TiN is used as an etching mask. Therefore, the etching mask is a film containing Ti as a sidewall barrier constituent element.

【0123】(1:下地上に順次に下側バリア層及び配
線主材層を積層する工程)まずこの実施例では、半導体
素子が形成されたSi基板と半導体素子上に形成された
SiO膜とから成る下地10を用意し、この下地10
上に順次に、スパッタ法により、厚さ0.1μm程度の
TiN下側バリア層12及び厚さ0.6μm程度のCu
配線主材層14を積層する(図1(A)〜図1
(B))。
(1: Step of Laminating Lower Barrier Layer and Main Wiring Material Layer Sequentially on Underlayer) First, in this embodiment, a Si substrate on which a semiconductor element is formed and a SiO 2 film formed on the semiconductor element are formed. Prepare a base 10 consisting of and
The TiN lower barrier layer 12 having a thickness of about 0.1 μm and Cu having a thickness of about 0.6 μm are sequentially deposited on the upper side by a sputtering method.
The wiring main material layer 14 is laminated (FIG. 1 (A) to FIG. 1).
(B)).

【0124】例えば、Ar及びNの混合ガスを雰囲気
ガス(スパッタガス)に用い雰囲気ガス圧を5mTor
rとしたDCスパッタ法により、TiN下側バリア層1
2を積層する。またArを雰囲気ガスに用いたスパッタ
法により、Cu配線主材層14を積層する。
For example, a mixed gas of Ar and N 2 is used as an atmospheric gas (sputtering gas) and the atmospheric gas pressure is 5 mTorr.
By the DC sputtering method with r, the TiN lower barrier layer 1
Stack two. Further, the Cu wiring main material layer 14 is laminated by a sputtering method using Ar as an atmospheric gas.

【0125】(2:配線主材層上に上側バリア層を兼ね
るエッチングマスクを形成する工程)次にこの実施例で
は、Cu配線主材層14上に、スパッタ法により、厚さ
1.0μm程度のTiNマスク材料16を積層する(図
1(C))。
(2: Step of forming an etching mask which also functions as an upper barrier layer on the wiring main material layer) Next, in this embodiment, a thickness of about 1.0 μm is formed on the Cu wiring main material layer 14 by the sputtering method. The TiN mask material 16 is laminated (FIG. 1C).

【0126】下地10に半導体素子例えばMOSFET
を形成している場合でも、従来周知の薄膜形成技術例え
ばスパッタ法によれば、半導体素子の電気的特性を劣化
させない程度に低い温度で、TiN下側バリア層12、
Cu配線主材層14及びTiNマスク材料16を積層で
きる。
A semiconductor element such as MOSFET is formed on the base 10.
Even when the TiN lower barrier layer 12 is formed, according to a conventionally known thin film forming technique such as a sputtering method, the TiN lower barrier layer 12 is formed at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element.
The Cu wiring main material layer 14 and the TiN mask material 16 can be laminated.

【0127】尚、TiN下側バリア層12及びTiNマ
スク材料16を、Ti1−X(0.5≦X≦1、例
えばX=0.5)とすることができる。
The TiN lower barrier layer 12 and the TiN mask material 16 can be made of Ti X N 1-X (0.5 ≦ X ≦ 1, for example X = 0.5).

【0128】次いでTiNマスク材料16上にレジスト
を厚さ1μmに塗布し、然る後、レジストを露光及び現
像してレジストパターン18を形成する(図2
(A))。レジストパターン18の平面形状は配線形状
となっている。
Next, a resist is applied to the TiN mask material 16 to a thickness of 1 μm, and then the resist is exposed and developed to form a resist pattern 18 (FIG. 2).
(A)). The planar shape of the resist pattern 18 is a wiring shape.

【0129】次いで従来周知のドライエッチング技術こ
こでは反応性イオンエッチング(RIE:Reacti
ve Ion Etching)法により、レジストパ
ターン18を介してTiNマスク材料16を配線形状に
エッチング加工し、この材料16から成るTiNエッチ
ングマスク20を形成する(図2(B))。TiNエッ
チングマスク20は上側バリア層を兼ねており、後述す
る側壁バリア層の堆積終了後にCu配線主材層14上に
残存する部分が上側バリア層として機能する。
Next, a conventionally known dry etching technique, here reactive ion etching (RIE: Reacti)
The TiN mask material 16 is etched into a wiring shape through the resist pattern 18 by a ve Ion Etching) method to form a TiN etching mask 20 made of this material 16 (FIG. 2B). The TiN etching mask 20 also serves as the upper barrier layer, and the portion remaining on the Cu wiring main material layer 14 after the deposition of the sidewall barrier layer described later functions as the upper barrier layer.

【0130】TiNエッチングマスク20を形成する
際、TiNマスク材料16はエッチングするがCu配線
主材層14はエッチングしないように、エッチング条件
を選択するのが好ましい。例えば、反応性イオンエッチ
ングの場合には、反応性エッチングガスをCl及び下
地温度を室温として、エッチングを行なうことにより、
Cu配線主材層14をエッチングしないようにTiNマ
スク材料16をエッチングできる。
When forming the TiN etching mask 20, it is preferable to select the etching conditions so that the TiN mask material 16 is etched but the Cu wiring main material layer 14 is not etched. For example, in the case of reactive ion etching, the etching is performed with Cl 2 as the reactive etching gas and room temperature as the base temperature,
The TiN mask material 16 can be etched so as not to etch the Cu wiring main material layer 14.

【0131】また下地10に半導体素子を形成している
場合でも、従来周知のエッチング技術例えば反応性イオ
ンエッチング法により、半導体素子の電気的特性を劣化
させない程度に低い温度で、エッチングマスク20を形
成できる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the etching mask 20 is formed by a well-known etching technique such as a reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. it can.

【0132】次いでレジストパターン18を、Oプラ
ズマを用いたアッシング処理により、除去する(図3
(A))。
Then, the resist pattern 18 is removed by ashing treatment using O 2 plasma (FIG. 3).
(A)).

【0133】(3:反応性イオンエッチング法により、
配線主材層を配線形状にエッチング加工しながら、配線
主材層のエッチング加工側壁面に、主としてエッチング
マスクと反応性エッチングガスとの反応生成物より成る
側壁バリア層を堆積させる工程)次にこの実施例では、
TiCl、Cl、N及びNHの混合ガスを反応
性エッチングガスに用いた反応性イオンエッチング法に
より、TiNエッチングマスク20を介してCu配線主
材層14及びTiN下側バリア層12を順次にエッチン
グし、これら主材層14及びバリア層12を配線形状に
加工する。このエッチングの過程で、TiCl、Cl
、N及びNHの混合ガスである反応性エッチング
ガスと、TiNエッチングマスク20との反応生成物T
iNが、TiNエッチングマスク20の側壁面20a
と、Cu配線主材層14のエッチング加工側壁面14a
と、下側バリア層12のエッチング加工側壁面12aと
に堆積し、従ってこの反応生成物から成るTiN側壁バ
リア層22を、これら側壁面20a、14a及び12a
に自己整合的に堆積できる。またTiN下側バリア層1
2のエッチング加工終了後、Cu配線主材層14上に残
存するTiNエッチングマスク20がTiN上側バリア
層24として機能する。従って配線形状に加工され、T
iN下側バリア層12、TiN上側バリア層24及びT
iN側壁バリア層22で覆われたCu配線主材層14を
得ることができる(図3(B))。
(3: By the reactive ion etching method,
While etching the wiring main material layer into a wiring shape, a sidewall barrier layer mainly composed of a reaction product of an etching mask and a reactive etching gas is deposited on the etching-processed sidewall surface of the wiring main material layer. In the example,
By the reactive ion etching method using a mixed gas of TiCl 4 , Cl 2 , N 2 and NH 3 as the reactive etching gas, the Cu wiring main material layer 14 and the TiN lower barrier layer 12 are formed through the TiN etching mask 20. By sequentially etching, the main material layer 14 and the barrier layer 12 are processed into a wiring shape. During this etching process, TiCl 4 , Cl
Reaction product T of the reactive etching gas, which is a mixed gas of 2 , N 2 and NH 3 , and the TiN etching mask 20.
iN is the sidewall surface 20a of the TiN etching mask 20.
And the side wall surface 14a of the Cu wiring main material layer 14 which is etched
And the TiN sidewall barrier layer 22 deposited on the etching-processed sidewall surface 12a of the lower barrier layer 12 and thus consisting of this reaction product.
Can be deposited in a self-aligned manner. Also, the TiN lower barrier layer 1
After the etching process of No. 2, the TiN etching mask 20 remaining on the Cu wiring main material layer 14 functions as the TiN upper barrier layer 24. Therefore, it is processed into a wiring shape, and T
iN lower barrier layer 12, TiN upper barrier layer 24 and T
The Cu wiring main material layer 14 covered with the iN sidewall barrier layer 22 can be obtained (FIG. 3B).

【0134】下地10に半導体素子を形成している場合
でも、反応性イオンエッチング法により、半導体素子の
電気的特性を劣化させない程度に低い温度で、Cu配線
主材層14、TiN下側バリア層12をエッチングしか
つTiN側壁バリア層22を堆積させることができる。
Even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 and the TiN lower barrier layer are formed by the reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. 12 can be etched and a TiN sidewall barrier layer 22 can be deposited.

【0135】エッチング条件は、例えば次のように設定
すれば良い。エッチング装置としてマグネトロン反応性
イオンエッチング装置を用い、反応性エッチングガスが
含むTiCl、Cl、N及びNHのガス流量を
それぞれ20SCCM、10SCCM、112SCCM
及び17SCCM、エッチングガス圧を35mTor
r、RF電力を500Wとする。エッチング時の下地温
度はCu配線主材層14のエッチングに適した温度25
0〜400℃ここでは300℃とする。以下、ここに例
示したエッチング条件を、エッチング条件ロと表す。
The etching conditions may be set as follows, for example. A magnetron reactive ion etching device was used as an etching device, and the gas flow rates of TiCl 4 , Cl 2 , N 2 and NH 3 contained in the reactive etching gas were 20 SCCM, 10 SCCM and 112 SCCM, respectively.
And 17 SCCM, etching gas pressure 35 mTorr
r and RF power are set to 500W. The base temperature during etching is 25, which is suitable for etching the Cu wiring main material layer 14.
0 to 400 ° C. Here, the temperature is 300 ° C. Hereinafter, the etching conditions exemplified here will be referred to as etching conditions II.

【0136】下地温度を種々に変化させるほかは、上述
のエッチング条件ロで、エッチングを行なった場合の、
下地温度とCuのエッチングレートとの関係を、図7に
示す。図7の横軸に下地温度[℃]及び縦軸にCuのエ
ッチングレート[nm/min]を取って示す。実験で
測定して得た値を、白丸でプロットして示す。
In addition to variously changing the base temperature, when etching is performed under the above etching conditions (b),
FIG. 7 shows the relationship between the base temperature and the etching rate of Cu. The horizontal axis of FIG. 7 shows the base temperature [° C.], and the vertical axis shows the etching rate of Cu [nm / min]. The values obtained by measurement in the experiment are shown by plotting with white circles.

【0137】図7からも理解できるように、下地温度が
230〜300℃の範囲では下地温度の増加とともにC
uのエッチングレートは増加してゆき、下地温度が30
0℃を越えるとCuのエッチングレートがほぼ飽和する
(エッチングレートがほぼ一定になる)。下地10に形
成してある半導体素子の特性劣化を防止しつつ、Cuの
エッチングレートを高めるためには、下地温度を低く設
定するのが好ましく、従ってエッチングレートの飽和が
始まるほぼ300℃程度に下地温度を定めるのが良いこ
とがわかる。
As can be understood from FIG. 7, in the range of the base temperature of 230 to 300 ° C., C increases as the base temperature increases.
The etching rate of u increases, and the base temperature becomes 30
When the temperature exceeds 0 ° C., the Cu etching rate becomes almost saturated (the etching rate becomes almost constant). In order to prevent deterioration of the characteristics of the semiconductor element formed on the underlayer 10 and increase the etching rate of Cu, it is preferable to set the underlayer temperature low. Therefore, the underlayer temperature is set to about 300 ° C. at which the saturation of the etching rate begins. It turns out that it is better to set the temperature.

【0138】またエッチングガスが含むTi元素、Cl
元素及びN元素であって0℃及び1気圧においてエッチ
ング装置のエッチング室内に単位時間当たりに供給され
るTi元素の総個数、Cl元素の総個数及びN元素の総
個数をそれぞれ、[Ti]、[Cl]及び[N]と表せ
ば、TiN側壁バリア層22の堆積時におけるCu配線
主材層14のサイドエッチング量を、比[N]/[C
l]の大きさに応じて制御でき、また側壁バリア層22
の厚さを、比[Ti]/[Cl]の大きさに応じて制御
できる。
Further, Ti element and Cl contained in the etching gas
The total number of Ti elements, the total number of Cl elements, and the total number of N elements, which are elements and N elements and are supplied per unit time into the etching chamber of the etching apparatus at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure, are [Ti], Expressing [Cl] and [N], the side etching amount of the Cu wiring main material layer 14 at the time of depositing the TiN side wall barrier layer 22 is represented by the ratio [N] / [C].
1] and the sidewall barrier layer 22.
Can be controlled according to the magnitude of the ratio [Ti] / [Cl].

【0139】エッチングガスをTiCl、Cl、N
及びNHの混合ガスとし、側壁バリア層22を堆積
させるためのエッチング時におけるTiCl、C
、N及びNHのガス流量をそれぞれ、20SC
CM、10SCCM及び112SCCM及び17SCC
Mとした場合、[Ti]、[Cl]及び[N]は次のよ
うになる。
The etching gas is TiCl 4 , Cl 2 , N
2 and NH 3 mixed gas, and TiCl 4 and C during etching for depositing the sidewall barrier layer 22.
The gas flow rates of l 2 , N 2 and NH 3 were respectively 20 SC
CM, 10 SCCM and 112 SCCM and 17 SCC
When M, [Ti], [Cl] and [N] are as follows.

【0140】0℃、1気圧において単位体積当たり(こ
こでは1000cc当たり)のTiClが含むTi元
素の個数及びCl元素の個数は、アボガドロ数6.02
×1023(mol−1)を使って、Ti元素について
6.02×1023×1=6.02×1023個、Cl
元素について6.02×1023×4=2.408×1
24個になる。同様に、0℃、1気圧において単位体
積当たりのClが含むCl元素の個数は6.02×1
23×2=1.204×1024個、0℃、1気圧に
おいて単位体積当たりのNが含むN元素の個数は6.
02×1023×2=1.204×1024個、さらに
0℃、1気圧において単位体積当たりのNHが含むN
元素の個数は6.02×1023×1=6.02×10
23個になる。
The number of Ti elements and the number of Cl elements contained in TiCl 4 per unit volume (here, per 1000 cc) at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure are Avogadro's number 6.02.
Using x10 23 (mol −1 ), 6.02 × 10 23 x1 = 6.02 × 10 23 Ti element, Cl
Regarding the element 6.02 × 10 23 × 4 = 2.408 × 1
It becomes 0 24 . Similarly, at 0 ° C. and 1 atm, the number of Cl elements contained in Cl 2 per unit volume is 6.02 × 1.
0 23 × 2 = 1.204 × 10 24 pieces, 0 ° C., the number of N elements N 2 contains per unit volume in 1 atm 6.
02 × 10 23 × 2 = 1.204 × 10 24 , and N contained in NH 3 per unit volume at 0 ° C. and 1 atm.
The number of elements is 6.02 × 10 23 × 1 = 6.02 × 10
23 .

【0141】従ってTiClのガス流量;20SCC
M、Clのガス流量;10SCCM、Nのガス流
量;112SCCM、NHのガス流量;17SCCM
のとき0℃、1気圧において単位時間当たり(ここでは
1分当たり)にエッチング室内に流れ込む各元素の個数
は、[Ti]=6.02×1023×(20/100
0)=1.2×1022個、[Cl]=2.408×1
24×(20/1000)+1.204×1024×
(10/1000)=6.02×1022個、[N]=
1.204×1024×(112/1000)+6.0
2×1023×(17/1000)=1.45×10
23個になる。エッチングガスをTiCl、Cl
及びNHの混合ガスとしているので、これらTi
Cl、Cl、N及びNHのガス流量をそれぞれ
任意好適に調整することにより、比[N]/[Cl]と
比[Ti]/[Cl]とをそれぞれ独立に制御できる。
Therefore, TiCl 4 gas flow rate: 20 SCC
Gas flow rate of M and Cl 2 ; 10 SCCM, gas flow rate of N 2 ; 112 SCCM, gas flow rate of NH 3 ; 17 SCCM
At 0 ° C. and 1 atmosphere, the number of each element flowing into the etching chamber per unit time (here, per minute) is [Ti] = 6.02 × 10 23 × (20/100
0) = 1.2 × 10 22 pieces, [Cl] = 2.408 × 1
0 24 × (20/1000) + 1.204 × 10 24 ×
(10/1000) = 6.02 × 10 22 , [N] =
1.204 x 10 24 x (112/1000) + 6.0
2 × 10 23 × (17/1000) = 1.45 × 10
23 . The etching gas is TiCl 4 , Cl 2 ,
Since a mixed gas of N 2 and NH 3 is used, these Ti
The ratio [N] / [Cl] and the ratio [Ti] / [Cl] can be independently controlled by adjusting the gas flow rates of Cl 4 , Cl 2 , N 2 and NH 3 arbitrarily and appropriately.

【0142】またNHは、主原料ガスすなわちTiC
の解離を促進し従って堆積されたTiN側壁バリア
層22のCl含有率を減少させる作用を有する。従って
及びNHのガス流量を任意好適に調整することに
より、[N]を所望の個数としながら、TiN側壁バリ
ア層22のCl含有率を減少させることができる。
NH 3 is the main source gas, that is, TiC.
It has the effect of reducing the Cl content of l TiN sidewall barrier layer 22 which is accelerated by thus depositing the dissociation of 4. Therefore, by appropriately adjusting the gas flow rates of N 2 and NH 3 , the Cl content of the TiN sidewall barrier layer 22 can be decreased while the desired number of [N] is obtained.

【0143】図8は比[N]/[Cl]と配線主材層の
サイドエッチング量との関係を示す図である。同図にあ
っては、上述した実施例と同様にして下地10上にTi
N下側バリア層12、Cu配線主材層14及びTiNマ
スク材料16を積層し、さらにTiNマスク材料16上
にSiOエッチングマスクを形成する。そして反応性
イオンエッチング法により、SiOエッチングマスク
を介しTiNマスク材料16をエッチングした場合の、
Cu配線主材層14のサイドエッチング量を実験的に調
べる。このエッチングの際、エッチングガスが含む窒素
系ガスN及びNHのガス流量を変化させて[N]/
[Cl]を種々に変化させるほかは、上述したエッチン
グ条件ロと同様にして実験を行ない、その実験結果を、
図の横軸に比[N]/[Cl]及び縦軸にサイドエッチ
ング量[μm]を取って、示した。実験で測定して得た
値を、白丸でプロットして示す。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the ratio [N] / [Cl] and the side etching amount of the wiring main material layer. In the figure, Ti is formed on the underlayer 10 in the same manner as the above-mentioned embodiment.
The N lower barrier layer 12, the Cu wiring main material layer 14 and the TiN mask material 16 are laminated, and a SiO 2 etching mask is further formed on the TiN mask material 16. Then, when the TiN mask material 16 is etched through the SiO 2 etching mask by the reactive ion etching method,
The side etching amount of the Cu wiring main material layer 14 is experimentally examined. During this etching, the gas flow rates of the nitrogen-based gases N 2 and NH 3 contained in the etching gas are changed to [N] /
An experiment was conducted in the same manner as in the above etching condition b except that [Cl] was changed variously, and the experiment result was
The horizontal axis of the figure shows the ratio [N] / [Cl], and the vertical axis shows the side etching amount [μm]. The values obtained by measurement in the experiment are shown by plotting with white circles.

【0144】図8からも理解できるように、比[N]/
[Cl]の増加とともに、Cu配線主材層14のサイド
エッチング量が減少し、[N]/[Cl]がほぼ2を越
えるとサイドエッチング量がほぼ零すなわちCu配線主
材層14のサイドエッチングが無くなることが理解でき
る。
As can be understood from FIG. 8, the ratio [N] /
As [Cl] increases, the side etching amount of the Cu wiring main material layer 14 decreases, and when [N] / [Cl] exceeds about 2, the side etching amount is almost zero, that is, the side etching of the Cu wiring main material layer 14 is performed. Can be understood to disappear.

【0145】従ってCu配線主材層14のサイドエッチ
ングを防止するためには、[N]/[Cl]>2すなわ
ち0.5>[Cl]/[N]>0とするのが好ましいこ
とがわかる。
Therefore, in order to prevent the side etching of the Cu wiring main material layer 14, it is preferable that [N] / [Cl]> 2, that is, 0.5> [Cl] / [N]> 0. Recognize.

【0146】このように比[N]/[Cl]或は[C
l]/[N]を制御することによりCu配線主材層14
のサイドエッチングを防止でき、しかも側壁バリア層2
2の堆積箇所では側壁バリア層22のエッチングの進行
が停止するので、Cu配線主材層14のオーバーエッチ
ングを防止し或はそのオーバーエッチング量を少なくで
き従ってCu配線主材層14を支障なく配線形状に加工
できる。
Thus, the ratio [N] / [Cl] or [C]
Cu wiring main material layer 14 by controlling 1] / [N]
Side etching can be prevented, and the side wall barrier layer 2
Since the etching of the side wall barrier layer 22 is stopped at the deposition position of 2, the overetching of the Cu wiring main material layer 14 can be prevented or the amount of the overetching can be reduced, so that the Cu wiring main material layer 14 can be wired without trouble. Can be processed into a shape.

【0147】図9は比[Ti]/[Cl]と側壁バリア
層の厚さとの関係を示す図である。同図にあっては、上
述した実施例と同様にして、下地10上にTiN下側バ
リア層12、Cu配線主材層14及びTiNマスク材料
16を積層し、然る後、TiNエッチングマスク20を
形成する。そして反応性イオンエッチング法により、T
iNエッチングマスク20を介しTiNマスク材料16
をエッチングした場合の、TiN側壁バリア層22の厚
さを実験的に調べる。このエッチングの際、[NH
ガス流量]/{2×[Nのガス流量]+[NHのガ
ス流量]}×100=7%としエッチングガスが含む主
原料ガスTiClのガス流量を変化させて[Ti]/
[Cl]を種々に変化させるほかは、上述したエッチン
グ条件ロと同様にして実験を行なった場合の、実験結果
を、黒塗り三角でプロットして示す。また[NHのガ
ス流量]/{2×[Nのガス流量]+[NHのガス
流量]}×100=10%としエッチングガスが含む主
原料ガスTiClのガス流量を変化させて[Ti]/
[Cl]を種々に変化させるほかは、上述したエッチン
グ条件ロと同様にして実験を行なった場合の、実験結果
を、黒塗り丸印でプロットして示す。また[NHのガ
ス流量]/{2×[Nのガス流量]+[NHのガス
流量]}×100=15%とするほかは、上述したエッ
チング条件ロと同様にして実験を行なった場合の、実験
結果を、白丸でプロットして示す。図の横軸に比[T
i]/[Cl]及び縦軸に側壁バリア層22の厚さ(下
地面に沿う方向における厚さ)[nm]を取って示す。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the ratio [Ti] / [Cl] and the thickness of the sidewall barrier layer. In the figure, similar to the above-described embodiment, the TiN lower barrier layer 12, the Cu wiring main material layer 14, and the TiN mask material 16 are laminated on the underlayer 10, and then the TiN etching mask 20 is formed. To form. Then, by the reactive ion etching method, T
TiN mask material 16 through the iN etching mask 20
The thickness of the TiN sidewall barrier layer 22 in the case of etching was investigated experimentally. At the time of this etching, [NH 3 gas flow rate] / {2 × [N 2 gas flow rate] + [NH 3 gas flow rate]} × 100 = 7%, and the gas flow rate of the main source gas TiCl 4 contained in the etching gas By changing [Ti] /
Except that [Cl] is variously changed, the experimental results obtained when the experiment is performed in the same manner as the etching condition b described above are plotted by black triangles. Further, [NH 3 gas flow rate] / {2 × [N 2 gas flow rate] + [NH 3 gas flow rate]} × 100 = 10% is set, and the gas flow rate of the main source gas TiCl 4 contained in the etching gas is changed. [Ti] /
Except that [Cl] is variously changed, the experimental results obtained when the experiment is performed in the same manner as the etching condition b described above are plotted by black circles. Further, an experiment was conducted in the same manner as in the etching condition B described above except that [NH 3 gas flow rate] / {2 × [N 2 gas flow rate] + [NH 3 gas flow rate]} × 100 = 15%. The experimental results in the case of being shown are plotted by white circles. The ratio [T
i] / [Cl] and the ordinate represents the thickness of the sidewall barrier layer 22 (thickness in the direction along the base surface) [nm].

【0148】図6からも理解できるように、[NH
ガス流量]/{2×[Nのガス流量]+[NHのガ
ス流量]}×100=7%として[Ti]/[Cl]を
ほぼ0.2とすることにより、側壁バリア層22の厚さ
をほぼ70nmとできる。
As can be understood from FIG. 6, [Ti] / [when [NH 3 gas flow rate] / {2 × [N 2 gas flow rate] + [NH 3 gas flow rate]} × 100 = 7% By setting Cl] to about 0.2, the thickness of the sidewall barrier layer 22 can be set to about 70 nm.

【0149】従つて[Ti]/[Cl]=0.2とする
ことにより、厚さ70nmの側壁バリア層22を形成で
き、この厚さはCu配線主材層14の酸化及びCuの拡
散を防止するのに充分な厚さである。
Therefore, by setting [Ti] / [Cl] = 0.2, the side wall barrier layer 22 having a thickness of 70 nm can be formed, and this thickness prevents oxidation of the Cu wiring main material layer 14 and diffusion of Cu. It is thick enough to prevent.

【0150】またTiN下層バリア層12を配線形状に
エッチングするのを終了した時点で、TiN上層バリア
層24として機能するTiNエッチングマスク20の残
部を生じさせるためには、エッチング開始前におけるT
iNエッチングマスク20の厚さTを次式を満足する
ように定めれば良い。
Further, at the time when the etching of the TiN lower barrier layer 12 into the wiring shape is completed, in order to generate the remaining portion of the TiN etching mask 20 functioning as the TiN upper barrier layer 24, T before the etching is started.
The thickness T E of the iN etching mask 20 may be set so as to satisfy the following equation.

【0151】T>[エッチングマスク20のエッチン
グレート]×{[配線主材層14の厚さ]/[配線主材
層14のエッチングレート]+[下側バリア層12の厚
さ]/[下側バリア層12のエッチングレート]} この実施例によれば、次のような利点が得られる。
T E > [etching rate of etching mask 20] × {[thickness of wiring main material layer 14] / [etching rate of wiring main material layer 14] + [thickness of lower barrier layer 12] / [ Etching Rate of Lower Barrier Layer 12]} According to this example, the following advantages can be obtained.

【0152】第一に、下地10に半導体素子が形成され
ている場合でも、半導体素子の特性劣化を招かない程度
に低い温度で、Cu配線主材層14を配線形状に加工し
かつCu配線主材層14を下側バリア層12、上側バリ
ア層24及び側壁バリア層22で覆うことができる。
First, even if a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape and the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape at a temperature low enough not to deteriorate the characteristics of the semiconductor element. The material layer 14 can be covered with the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22.

【0153】第二に、下側バリア層12、上側バリア層
24及び側壁バリア層22をTiNとしているので、こ
れらTiNバリア層12、24及び22の熱膨張係数と
Cu配線主材層14の熱膨張係数との差を小さくでき
る。従ってこれらバリア層12、24及び22により配
線主材層14のSM耐性を向上させることができる。
Secondly, since the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the side wall barrier layer 22 are made of TiN, the thermal expansion coefficient of these TiN barrier layers 12, 24 and 22 and the heat of the Cu wiring main material layer 14 are increased. The difference from the expansion coefficient can be reduced. Therefore, these barrier layers 12, 24 and 22 can improve the SM resistance of the wiring main material layer 14.

【0154】第三に、下側バリア層12、上側バリア層
24及び側壁バリア層22をTiNとしているので、こ
れらバリア層12、24及び22は導電性を有する。従
ってこれらバリア層12、24及び22により、配線主
材層14のEM耐性を向上させることができる。
Thirdly, since the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the side wall barrier layer 22 are made of TiN, these barrier layers 12, 24 and 22 have conductivity. Therefore, the barrier layers 12, 24, and 22 can improve the EM resistance of the wiring main material layer 14.

【0155】第四に、エッチングガスの窒素系ガスとし
て少なくともNHを用いるので、側壁バリア層22の
Cl含有率を低減できる。ClはCu配線主材層14の
腐食要因となるものであるから、Cl含有率を低減する
ことにより、Cu配線主材層14の腐食を生じにくくす
ることができる。
Fourth, since at least NH 3 is used as the nitrogen-based gas of the etching gas, the Cl content of the sidewall barrier layer 22 can be reduced. Since Cl causes corrosion of the Cu wiring main material layer 14, it is possible to prevent corrosion of the Cu wiring main material layer 14 by reducing the Cl content.

【0156】[請求項5の発明の第二実施例]この実施
例では、エッチングガスの窒素系ガスとしてN及びN
に加えNOを用いるほかは、上述した請求項5の
発明の第一実施例と同様にして、側壁バリア層22とし
てTiONを堆積させる。TiONは、TiNと同等以
上にCuの拡散を抑止する効果を有する。
[Second Embodiment of the Invention of Claim 5] In this embodiment, N 2 and N are used as the nitrogen-based gas of the etching gas.
TiON is deposited as the sidewall barrier layer 22 in the same manner as in the first embodiment of the invention of claim 5 described above except that N 2 O is used in addition to H 3 . TiON has the effect of suppressing the diffusion of Cu to the same extent as TiN or more.

【0157】この実施例において、側壁バリア層22を
堆積させるためのエッチング時におけるTiCl、C
、N、NH及びNOのガス流量をそれぞれ、
20SCCM、10SCCM、102SCCM、16S
CCM及び10SCCMとした場合、[Ti]、[C
l]及び[N]は次のようになる。
In this example, TiCl 4 , C during etching for depositing the sidewall barrier layer 22 was used.
The gas flow rates of l 2 , N 2 , NH 3 and N 2 O, respectively,
20SCCM, 10SCCM, 102SCCM, 16S
In the case of CCM and 10 SCCM, [Ti], [C
l] and [N] are as follows.

【0158】0℃、1気圧において単位体積当たり(こ
こでは1000cc当たり)のTiClが含むTi元
素の個数及びCl元素の個数は、アボガドロ数6.02
×1023(mol−1)を使って、Ti元素について
6.02×1023×1=6.02×1023個、Cl
元素について6.02×1023×4=2.408×1
24個になる。同様に、0℃、1気圧において単位体
積当たりのClが含むCl元素の個数は6.02×1
23×2=1.204×1024個、0℃、1気圧に
おいて単位体積当たりのNが含むN元素の個数は6.
02×1023×2=1.204×1024個、0℃、
0℃、1気圧において単位体積当たりのNHが含むN
元素の個数は6.02×1023×1=6.02×10
23個、さらに0℃、1気圧において単位体積当たりの
Oが含むN元素の個数は6.02×1023×2=
1.204×1024個になる。
The number of Ti elements and the number of Cl elements contained in TiCl 4 per unit volume (here, per 1000 cc) at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure are Avogadro's number 6.02.
Using x10 23 (mol −1 ), 6.02 × 10 23 x1 = 6.02 × 10 23 Ti element, Cl
Regarding the element 6.02 × 10 23 × 4 = 2.408 × 1
It becomes 0 24 . Similarly, at 0 ° C. and 1 atm, the number of Cl elements contained in Cl 2 per unit volume is 6.02 × 1.
0 23 × 2 = 1.204 × 10 24 pieces, 0 ° C., the number of N elements N 2 contains per unit volume in 1 atm 6.
02 × 10 23 × 2 = 1.204 × 10 24 pieces, 0 ° C.,
N contained in NH 3 per unit volume at 0 ° C. and 1 atm
The number of elements is 6.02 × 10 23 × 1 = 6.02 × 10
23 , and the number of N elements contained in N 2 O per unit volume at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure is 6.02 × 10 23 × 2 =
The number is 1.204 × 10 24 .

【0159】従ってTiClのガス流量;20SCC
M、Clのガス流量;10SCCM、Nのガス流
量;102SCCM、NHのガス流量;16SCC
M、NOのガス流量;10SCCMのとき0℃、1気
圧において単位時間当たり(ここでは1分当たり)にエ
ッチング室内に流れ込む各元素の個数は、[Ti]=
6.02×1023×(20/1000)=1.2×1
22個、[Cl]=2.408×1024×(20/
1000)+1.204×1024×(10/100
0)=6.02×1022個、[N]=1.204×1
24×(102/1000)+6.02×1023×
(16/1000)+1.204×1024×(10/
1000)=1.44×1023個になる。エッチング
ガスをTiCl、Cl、N、NH及びNOの
混合ガスとしているので、これらTiCl、Cl
、NH及びNOのガス流量をそれぞれ任意好適
に調整することにより、比[N]/[Cl]と比[T
i]/[Cl]とをそれぞれ独立に制御できる。またN
、NH及びNOのガス流量を任意好適に調整する
ことにより、[N]を所望の個数としながら、TiON
側壁バリア層22の塩素含有率を減少させかつTiON
側壁バリア層22の酸素含有率を制御することもでき
る。
Therefore, TiCl 4 gas flow rate: 20 SCC
Gas flow rate of M and Cl 2 ; 10 SCCM and N 2 gas flow rate; 102 SCCM and NH 3 gas flow rate; 16 SCC
Gas flow rates of M and N 2 O; the number of each element flowing into the etching chamber per unit time (here, per minute) at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure at 10 SCCM is [Ti] =
6.02 × 10 23 × (20/1000) = 1.2 × 1
0 22 pieces, [Cl] = 2.408 × 10 24 × (20 /
1000) + 1.204 × 10 24 × (10/100
0) = 6.02 × 10 22 pieces, [N] = 1.204 × 1
0 24 × (102/1000) + 6.02 × 10 23 ×
(16/1000) + 1.204 × 10 24 × (10 /
1000) = 1.44 × 10 23 pieces. Since the etching gas is a mixed gas of TiCl 4 , Cl 2 , N 2 , NH 3 and N 2 O, these TiCl 4 , Cl 2 ,
The ratio [N] / [Cl] and the ratio [T] can be adjusted by appropriately adjusting the gas flow rates of N 2 , NH 3 and N 2 O, respectively.
i] / [Cl] can be controlled independently. Also N
By adjusting the gas flow rates of 2 , 2 , NH 3, and N 2 O arbitrarily and appropriately, TiON can be obtained with a desired number of [N].
The chlorine content of the sidewall barrier layer 22 is reduced and TiON
It is also possible to control the oxygen content of the sidewall barrier layer 22.

【0160】この実施例においても、次の効果を期待で
きる。
Also in this embodiment, the following effects can be expected.

【0161】第一に、下地10に半導体素子が形成され
ている場合でも、半導体素子の特性劣化を招かない程度
に低い温度で、Cu配線主材層14を配線形状に加工し
かつCu配線主材層14を下側バリア層12、上側バリ
ア層24及び側壁バリア層22で覆うことができる。
First, even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape and the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape at a temperature low enough not to deteriorate the characteristics of the semiconductor element. The material layer 14 can be covered with the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22.

【0162】第二に、下側バリア層12及び上側バリア
層24をTiN及び側壁バリア層22をTiONとして
いるので、これらバリア層12、24及び22の熱膨張
係数とCu配線主材層14の熱膨張係数との差を小さく
できる。従ってこれらバリア層12、24及び22によ
り、配線主材層14のSM耐性を向上させることができ
る。
Secondly, since the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 24 are made of TiN and the side wall barrier layer 22 is made of TiON, the thermal expansion coefficients of these barrier layers 12, 24 and 22 and the Cu wiring main material layer 14 are made. The difference from the coefficient of thermal expansion can be reduced. Therefore, the barrier layers 12, 24 and 22 can improve the SM resistance of the wiring main material layer 14.

【0163】第三に、下側バリア層12及び上側バリア
層24をTiN及び側壁バリア層22をTiONとして
いるので、これらバリア層12、24及び22は導電性
を有する。従ってこれらバリア層12、24及び22に
より、配線主材層14のEM耐性を向上させることがで
きる。
Thirdly, since the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 24 are made of TiN and the side wall barrier layer 22 is made of TiON, the barrier layers 12, 24 and 22 are conductive. Therefore, the barrier layers 12, 24, and 22 can improve the EM resistance of the wiring main material layer 14.

【0164】第四に、エッチングガスの窒素系ガスとし
て少なくともNHを用いるので、側壁バリア層22の
Cl含有率を低減でき、従ってCu配線主材層14の腐
食を生じにくくすることができる。
Fourthly, since at least NH 3 is used as the nitrogen gas of the etching gas, the Cl content of the side wall barrier layer 22 can be reduced, and therefore the corrosion of the Cu wiring main material layer 14 can be made less likely to occur.

【0165】[請求項5の発明の第三実施例]この実施
例では、主原料ガスとしてZrCl、塩素系ガスとし
てCl及び窒素系ガスとしてN及びNHを用い、
反応性エッチングガスを、これらZrCl、Cl
及びNHの混合ガスとする。従って主原料ガスは
側壁バリア構成元素となるZrを含む塩化物である。ま
たエッチングマスクとしてZrNから成る単層膜を用い
る。従ってエッチングマスクは側壁バリア構成元素とし
てZrを含む膜である。
[Third Embodiment of the Invention of Claim 5] In this embodiment, ZrCl 4 is used as the main source gas, Cl 2 is used as the chlorine-based gas, and N 2 and NH 3 are used as the nitrogen-based gas.
The reactive etching gas is changed to ZrCl 4 , Cl 2 ,
A mixed gas of N 2 and NH 3 is used. Therefore, the main source gas is a chloride containing Zr which is a sidewall barrier constituent element. A single layer film made of ZrN is used as an etching mask. Therefore, the etching mask is a film containing Zr as a sidewall barrier constituent element.

【0166】(1:下地上に順次に下側バリア層及び配
線主材層を積層する工程)まずこの実施例では、半導体
素子が形成されたSi基板と半導体素子上に形成された
SiO膜とから成る下地10を用意し、この下地10
上に順次に、スパッタ法により、厚さ0.1μm程度の
ZrN下側バリア層12及び厚さ0.6μm程度のCu
配線主材層14を積層する(図1(A)〜図1
(B))。
(1: Step of Laminating Lower Barrier Layer and Wiring Main Material Layer Sequentially on Underlayer) First, in this embodiment, a Si substrate on which a semiconductor element is formed and a SiO 2 film formed on the semiconductor element are formed. Prepare a base 10 consisting of and
The ZrN lower barrier layer 12 having a thickness of about 0.1 μm and Cu having a thickness of about 0.6 μm are sequentially deposited on the upper side by a sputtering method.
The wiring main material layer 14 is laminated (FIG. 1 (A) to FIG. 1).
(B)).

【0167】例えば、Ar及びNの混合ガスを雰囲気
ガス(スパッタガス)に用い雰囲気ガス圧を5mTor
rとしたDCスパッタ法により、ZrN下側バリア層1
2を積層する。またArを雰囲気ガスに用いたスパッタ
法により、Cu配線主材層14を積層する。
For example, a mixed gas of Ar and N 2 is used as an atmospheric gas (sputtering gas) and the atmospheric gas pressure is 5 mTorr.
ZrN lower barrier layer 1 by DC sputtering method with r
Stack two. Further, the Cu wiring main material layer 14 is laminated by a sputtering method using Ar as an atmospheric gas.

【0168】(2:配線主材層上に上側バリア層を兼ね
るエッチングマスクを形成する工程)次にこの実施例で
は、Cu配線主材層14上に、スパッタ法により、厚さ
1.0μm程度のZrNマスク材料16を積層する(図
1(C))。
(2: Step of forming an etching mask which also functions as an upper barrier layer on the wiring main material layer) Next, in this embodiment, a thickness of about 1.0 μm is formed on the Cu wiring main material layer 14 by the sputtering method. The ZrN mask material 16 is laminated (FIG. 1 (C)).

【0169】下地10に半導体素子例えばMOSFET
を形成している場合でも、従来周知の薄膜形成技術例え
ばスパッタ法によれば、半導体素子の電気的特性を劣化
させない程度に低い温度で、ZrN下側バリア層12、
Cu配線主材層14及びZrNマスク材料16を積層で
きる。
A semiconductor element such as MOSFET is formed on the base 10.
Even when the ZrN lower barrier layer 12 is formed by a well-known thin film forming technique such as a sputtering method, the ZrN lower barrier layer 12 is formed at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element.
The Cu wiring main material layer 14 and the ZrN mask material 16 can be laminated.

【0170】尚、ZrN下側バリア層12及びZrNマ
スク材料16を、Zr1−X(0.5≦X≦1、例
えばX=0.5)とすることができる。
The ZrN lower barrier layer 12 and the ZrN mask material 16 may be Zr X N 1-X (0.5 ≦ X ≦ 1, for example X = 0.5).

【0171】次いでZrNマスク材料16上にレジスト
を厚さ1μmに塗布し、然る後、レジストを露光及び現
像してレジストパターン18を形成する(図2
(A))。レジストパターン18の平面形状は配線形状
となっている。
Next, a resist is applied to the ZrN mask material 16 to a thickness of 1 μm, and then the resist is exposed and developed to form a resist pattern 18 (FIG. 2).
(A)). The planar shape of the resist pattern 18 is a wiring shape.

【0172】次いで従来周知のドライエッチング技術こ
こでは反応性イオンエッチング(RIE:Reacti
ve Ion Etching)法により、レジストパ
ターン18を介してZrNマスク材料16を配線形状に
エッチング加工し、この材料16から成るZrNエッチ
ングマスク20を形成する(図2(B))。ZrNエッ
チングマスク20は上側バリア層を兼ねており、後述す
る側壁バリア層の堆積終了後にCu配線主材層14上に
残存する部分が上側バリア層として機能する。
Next, a conventionally well-known dry etching technique, reactive ion etching (RIE: Reacti) is used here.
The ZrN mask material 16 is etched into a wiring shape through the resist pattern 18 by the ve Ion Etching) method to form a ZrN etching mask 20 made of this material 16 (FIG. 2B). The ZrN etching mask 20 also serves as the upper barrier layer, and the portion remaining on the Cu wiring main material layer 14 after the completion of the deposition of the sidewall barrier layer described later functions as the upper barrier layer.

【0173】ZrNエッチングマスク20を形成する
際、ZrNマスク材料16はエッチングするがCu配線
主材層14はエッチングしないように、エッチング条件
を選択するのが好ましい。例えば、反応性イオンエッチ
ングの場合には、反応性エッチングガスをCl及び下
地温度を室温として、エッチングを行なうことにより、
Cu配線主材層14をエッチンゲしないようにZrNマ
スク材料16をエッチングできる。
When forming the ZrN etching mask 20, it is preferable to select etching conditions so that the ZrN mask material 16 is etched but the Cu wiring main material layer 14 is not etched. For example, in the case of reactive ion etching, the etching is performed with Cl 2 as the reactive etching gas and room temperature as the base temperature,
The ZrN mask material 16 can be etched so as not to etch the Cu wiring main material layer 14.

【0174】また下地10に半導体素子を形成している
場合でも、従来周知のエッチング技術例えば反応性イオ
ンエッチンゲ法により、半導体素子の電気的特性を劣化
させない程度に低い温度で、エッチングマスク20を形
成できる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the etching mask 20 is formed by a well-known etching technique such as the reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. Can be formed.

【0175】次いでレジストパターン18を、Oプラ
ズマを用いたアッシング処理により、除去する(図3
(A))。
Then, the resist pattern 18 is removed by ashing treatment using O 2 plasma (FIG. 3).
(A)).

【0176】(3:反応性イオンエッチング法により、
配線主材層を配線形状にエッチング加工しながら、配線
主材層のエッチング加工側壁面に、主としてエッチング
マスクと反応性エッチングガスとの反応生成物より成る
側壁バリア層を堆積させる工程)次にこの実施例では、
ZrCl、Cl、N及びNHの混合ガスを反応
性エッチングガスに用いた反応性イオンエッチング法に
より、ZrNエッチングマスク20を介してCu配線主
材層14及びZrN下側バリア層12を順次にエッチン
グし、これら主材層14及びバリア層12を配線形状に
加工する。このエッチングの過程で、ZrCl、Cl
、N及びNHの混合ガスである反応性エッチング
ガスと、ZrNエッチングマスク20との反応生成物Z
rNが、ZrNエッチングマスク20の側壁面20a
と、Cu配線主材層14のエッチング加工側壁面14a
と、下側バリア層12のエッチング加工側壁面12aと
に堆積し、従ってこの反応生成物から成るZrN側壁バ
リア層22を、これら側壁面20a、14a及び12a
に自己整合的に堆積させることができる。またZrN下
側バリア層12のエッチング加工終了後、Cu配線主材
層14上に残存するZrNエッチングマスク20がZr
N上側バリア層24として機能する。従って配線形状に
加工され、ZrN下側バリア層12、ZrN上側バリア
層24及びZrN側壁バリア層22で覆われたCu配線
主材層14を得ることができる(図3(B))。
(3: By the reactive ion etching method,
While etching the wiring main material layer into a wiring shape, a sidewall barrier layer mainly composed of a reaction product of an etching mask and a reactive etching gas is deposited on the etching-processed sidewall surface of the wiring main material layer. In the example,
The Cu wiring main material layer 14 and the ZrN lower barrier layer 12 are formed through the ZrN etching mask 20 by a reactive ion etching method using a mixed gas of ZrCl 4 , Cl 2 , N 2 and NH 3 as a reactive etching gas. By sequentially etching, the main material layer 14 and the barrier layer 12 are processed into a wiring shape. During this etching process, ZrCl 4 , Cl
Reaction product Z of the reactive etching gas, which is a mixed gas of 2 , N 2 and NH 3 , and the ZrN etching mask 20.
rN is the side wall surface 20a of the ZrN etching mask 20.
And the side wall surface 14a of the Cu wiring main material layer 14 which is etched
And the ZrN sidewall barrier layer 22 which is deposited on the etching-processed sidewall surface 12a of the lower barrier layer 12 and which is formed by this reaction product, is formed on the sidewall surfaces 20a, 14a and 12a.
Can be deposited in a self-aligned manner. After the ZrN lower barrier layer 12 is etched, the ZrN etching mask 20 remaining on the Cu wiring main material layer 14 is ZrN.
It functions as the N upper barrier layer 24. Therefore, the Cu wiring main material layer 14 processed into the wiring shape and covered with the ZrN lower barrier layer 12, the ZrN upper barrier layer 24, and the ZrN side wall barrier layer 22 can be obtained (FIG. 3B).

【0177】下地10に半導体素子を形成している場合
でも、反応性イオンエッチング法により、半導体素子の
電気的特性を劣化させない程度に低い温度で、Cu配線
主材層14、ZrN下側バリア層12をエッチングしか
つZrN側壁バリア層22を堆積させることができる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 and the ZrN lower barrier layer are formed by the reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. 12 can be etched and a ZrN sidewall barrier layer 22 can be deposited.

【0178】エッチング条件は、例えば次のように設定
すれば良い。エッチング装置としてマグネトロン反応性
イオンエッチング装置を用い、反応性エッチングガスが
含むZrCl、Cl、N及びNHのガス流量を
それぞれ20SCCM、10SCCM、112SCCM
及び17SCCM、エッチングガス圧を35mTor
r、RF電力を500Wとする。エッチング時の下地温
度はCu配線主材層14のエッチングに適した250〜
400℃ここでは300℃とする。
The etching conditions may be set as follows, for example. A magnetron reactive ion etching device was used as an etching device, and the gas flow rates of ZrCl 4 , Cl 2 , N 2 and NH 3 contained in the reactive etching gas were 20 SCCM, 10 SCCM and 112 SCCM, respectively.
And 17 SCCM, etching gas pressure 35 mTorr
r and RF power are set to 500W. The base temperature at the time of etching is 250 to 250, which is suitable for etching the Cu wiring main material layer 14.
400 ° C. Here, it is set to 300 ° C.

【0179】この実施例では、主原料ガスとしてZrC
を用いて、ZrN側壁バリア層22を堆積させるた
めのエッチングを行なうが、このエッチングの反応機構
は、主原料ガスとしてTiClを用いる請求項5の発
明の第一実施例と同様であり、従って主原料ガスとして
ZrClを用いるこの実施例でも、下地温度とCuの
エッチングレートとの関係は、図7と同様の傾向を示す
と考えられる。従って下地10に形成した半導体素子の
特性劣化を防止しつつ、Cuのエッチングレートを高め
るためには、Cuのエッチングレートの飽和が始まるほ
ぼ300℃程度に下地温度を定めるのが良い。
In this embodiment, ZrC is used as the main raw material gas.
Etching is performed using l 4 to deposit the ZrN side wall barrier layer 22, and the reaction mechanism of this etching is the same as that of the first embodiment of the invention of claim 5 in which TiCl 4 is used as the main source gas. Therefore, even in this example using ZrCl 4 as the main raw material gas, it is considered that the relationship between the base temperature and the etching rate of Cu shows the same tendency as in FIG. 7. Therefore, in order to prevent deterioration of the characteristics of the semiconductor element formed on the underlayer 10 and increase the Cu etching rate, it is preferable to set the underlayer temperature at about 300 ° C. at which saturation of the Cu etching rate begins.

【0180】またエッチングガスが含むZr元素、Cl
元素及びN元素であって0℃及び1気圧においてエッチ
ング装置のエッチング室内に単位時間当たりに供給され
るZr元素の総個数、Cl元素の総個数及びN元素の総
個数をそれぞれ、[Zr]、[Cl]及び[N]と表せ
ば、ZrN側壁バリア層22の堆積時におけるCu配線
主材層14のサイドエッチング量を、比[N]/[C
l]の大きさに応じて制御でき、また側壁バリア層22
の厚さを、比[Zr]/[Cl]の大きさに応じて制御
できる。
Zr element and Cl contained in the etching gas
[Zr], the total number of Zr elements, the total number of Cl elements, and the total number of N elements, which are elements and N elements and are supplied per unit time into the etching chamber of the etching apparatus at 0 ° C. and 1 atm, respectively. Expressing [Cl] and [N], the side etching amount of the Cu wiring main material layer 14 at the time of depositing the ZrN side wall barrier layer 22 is expressed by the ratio [N] / [C].
1] and the sidewall barrier layer 22.
Can be controlled according to the magnitude of the ratio [Zr] / [Cl].

【0181】エッチングガスをZrCl、Cl、N
及びNHの混合ガスとし、側壁バリア層22を堆積
させるためのエッチング時におけるZrCl、C
、N及びNHのガス流量をそれぞれ、20SC
CM、10SCCM、112SCCM及び17SCCM
とした場合、[Zr]、[Cl]及び[N]は次のよう
になる。
The etching gas is ZrCl 4 , Cl 2 , N
2 and NH 3 as a mixed gas, and ZrCl 4 and C at the time of etching for depositing the sidewall barrier layer 22.
The gas flow rates of l 2 , N 2 and NH 3 were respectively 20 SC
CM, 10 SCCM, 112 SCCM and 17 SCCM
Then, [Zr], [Cl] and [N] are as follows.

【0182】0℃、1気圧において単位体積当たり(こ
こでは1000cc当たり)のZrClが含むZr元
素の個数及びCl元素の個数は、アボガドロ数6.02
×1023(mol−1)を使って、Zr元素について
6.02×1023個、Cl元素について6.02×1
23×4=2.408×1024個になる。同様に、
0℃、1気圧において単位体積当たりのClが含むC
l元素の個数は6.02×1023×2=1.204×
1024個、0℃、1気圧において単位体積当たりのN
が含むN元素の個数は6.02×1023×2=1.
204×1024個、さらに0℃、1気圧において単位
体積当たりのNHが含むN元素の個数は6.02×1
23×1=6.02×1023個になる。
The number of Zr elements and the number of Cl elements contained in ZrCl 4 per unit volume (here, per 1000 cc) at 0 ° C. and 1 atmosphere are Avogadro's number of 6.02.
Using x10 23 (mol −1 ), 6.02 × 10 23 for Zr element and 6.02 × 1 for Cl element
It becomes 0 23 × 4 = 2.408 × 10 24 pieces. Similarly,
C contained in Cl 2 per unit volume at 0 ° C. and 1 atm
The number of 1 elements is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.204 ×
10 24 , N per unit volume at 0 ° C and 1 atm
The number of N elements contained in 2 is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.
204 × 10 24 , and the number of N elements contained in NH 3 per unit volume at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure is 6.02 × 1.
It becomes 0 23 × 1 = 6.02 × 10 23 pieces.

【0183】従ってZrClのガス流量;20SCC
M、Clのガス流量;10SCCM、Nのガス流
量;112SCCM、NHのガス流量;17SCCM
のとき0℃、1気圧において単位時間当たり(ここでは
1分当たり)にエッチング室内に流れ込む各元素の個数
は、[Zr]=6.02×1023×(20/100
0)=1.2×1022個、[Cl]=2.408×1
24×(20/1000)+1.204×1024×
(10/1000)=6.02×1022個、[N]=
1.204×1024×(112/1000)+6.0
2×1023×(17/1000)=1.45×10
23個になる。エッチングガスをZrCl、Cl
及びNHの混合ガスとしているので、これらZr
Cl、Cl、N及びNHのガス流量をそれぞれ
任意好適に調整することにより、比[N]/[Cl]と
比[Zr]/[Cl]とをそれぞれ独立に制御できる。
Therefore, the gas flow rate of ZrCl 4 ; 20SCC
Gas flow rate of M and Cl 2 ; 10 SCCM, gas flow rate of N 2 ; 112 SCCM, gas flow rate of NH 3 ; 17 SCCM
At 0 ° C. and 1 atmosphere, the number of each element flowing into the etching chamber per unit time (here, per minute) is [Zr] = 6.02 × 10 23 × (20/100
0) = 1.2 × 10 22 pieces, [Cl] = 2.408 × 1
0 24 × (20/1000) + 1.204 × 10 24 ×
(10/1000) = 6.02 × 10 22 , [N] =
1.204 x 10 24 x (112/1000) + 6.0
2 × 10 23 × (17/1000) = 1.45 × 10
23 . The etching gas is ZrCl 4 , Cl 2 ,
Since a mixed gas of N 2 and NH 3 is used, these Zr
The ratio [N] / [Cl] and the ratio [Zr] / [Cl] can be independently controlled by adjusting the gas flow rates of Cl 4 , Cl 2 , N 2 and NH 3 arbitrarily and appropriately.

【0184】またNHは、主原料ガスすなわちZrC
の解離を促進し従って堆積されたZrN側壁バリア
層22のCl含有率を減少させる作用を有する。従って
及びNHのガス流量を任意好適に調整することに
より、[N]を所望の個数としながら、ZrN側壁バリ
ア層22のCl含有率を減少させることができる。
NH 3 is the main source gas, that is, ZrC.
It has the effect of reducing the Cl content of l ZrN sidewall barrier layer 22 which is accelerated by thus depositing the dissociation of 4. Therefore, by appropriately adjusting the gas flow rates of N 2 and NH 3 , it is possible to reduce the Cl content of the ZrN sidewall barrier layer 22 while maintaining the desired number of [N].

【0185】この実施例では、主原料ガスとしてZrC
を用いて、ZrN側壁バリア層22を堆積させるた
めのエッチングを行なうが、このエッチングの反応機構
は、主原料ガスとしてTiClを用いる請求項5の発
明の第一実施例と同様であると考えられる。従って主原
料ガスとしてZrClを用いるこの実施例でも、Cu
配線主材層14のサイドエッチング量と比[N]/[C
l]との関係は、図8と同様の関係を示し、また側壁バ
リア層22の厚さと比[Zr]/[Cl]との関係は、
図9と同様の関係を示すものと考えられる。
In this embodiment, ZrC is used as the main raw material gas.
Etching for depositing the ZrN side wall barrier layer 22 is performed using l 4, and the reaction mechanism of this etching is the same as that of the first embodiment of the invention of claim 5 in which TiCl 4 is used as the main source gas. it is conceivable that. Therefore, also in this example using ZrCl 4 as the main source gas, Cu
Side etching amount of wiring main material layer 14 and ratio [N] / [C]
1] shows the same relationship as in FIG. 8, and the relationship between the thickness of the sidewall barrier layer 22 and the ratio [Zr] / [Cl] is as follows.
It is considered that this shows the same relationship as in FIG.

【0186】従ってCu配線主材層14のサイドエッチ
ングを防止するためには、[N]/[Cl]>2すなわ
ち0.5>[Cl]/[N]>0とするのが好ましいと
考えられる。このように比[N]/[Cl]或は[C
l]/[N]を制御することによりCu配線主材層14
のサイドエッチングを防止できると考えられ、しかも側
壁バリア層22の堆積箇所では側壁バリア層22のエッ
チングの進行が停止するので、Cu配線主材層14のオ
ーバーエッチングを防止し或はそのオーバーエッチング
量を少なくでき従ってCu配線主材層14を支障なく配
線形状に加工できる。
Therefore, in order to prevent the side etching of the Cu wiring main material layer 14, it is preferable that [N] / [Cl]> 2, that is, 0.5> [Cl] / [N]> 0. To be Thus, the ratio [N] / [Cl] or [C]
Cu wiring main material layer 14 by controlling 1] / [N]
It is considered that the side etching of the Cu wiring main material layer 14 is prevented or the progress of the etching of the side wall barrier layer 22 is stopped at the deposition portion of the side wall barrier layer 22. Therefore, the Cu wiring main material layer 14 can be processed into a wiring shape without any trouble.

【0187】また[Zr]/[Cl]=0.2とするこ
とにより、厚さ70nmのZrN側壁バリア層22を形
成できると考えられ、この厚さはCu配線主材層14の
酸化及びCuの拡散を防止するのに充分な厚さである。
By setting [Zr] / [Cl] = 0.2, it is considered that the ZrN side wall barrier layer 22 having a thickness of 70 nm can be formed. This thickness is determined by oxidation of the Cu wiring main material layer 14 and Cu. Is thick enough to prevent the diffusion of

【0188】またZrN下層バリア層12を配線形状に
エッチングするのを終了した時点で、ZrN上層バリア
層24として機能するZrNエッチングマスク20の残
部を生じさせるためには、エッチンゲ開始前におけるZ
rNエッチングマスク20の厚さTを次式を満足する
ように定めれば良い。
When the etching of the ZrN lower barrier layer 12 into the wiring shape is completed, the ZrN etching mask 20 functioning as the ZrN upper barrier layer 24 is left in order to form the remaining portion of the ZrN etching mask 20.
The thickness T E of the rN etching mask 20 may be set so as to satisfy the following equation.

【0189】T>[エッチングマスク20のエッチン
グレート]×{[配線主材層14の厚さ]/[配線主材
層14のエッチングレート]+[下側バリア層12の厚
さ]/[下側バリア層12のエッチングレート]} この実施例によれば、次のような利点が得られる。
T E > [etching rate of etching mask 20] × {[thickness of wiring main material layer 14] / [etching rate of wiring main material layer 14] + [thickness of lower barrier layer 12] / [ Etching Rate of Lower Barrier Layer 12]} According to this example, the following advantages can be obtained.

【0190】第一に、下地10に半導体素子が形成され
ている場合でも、半導体素子の特性劣化を招かない程度
に低い温度で、Cu配線主材層14を配線形状に加工し
かつCu配線主材層14を下側バリア層12、上側バリ
ア層24及び側壁バリア層22で覆うことができる。
First, even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape and the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape at a temperature low enough not to deteriorate the characteristics of the semiconductor element. The material layer 14 can be covered with the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22.

【0191】第二に、下側バリア層12、上側バリア層
24及び側壁バリア層22をZrNとしているので、こ
れらバリア層12、24及び22の熱膨張係数とCu配
線主材層14の熱膨張係数との差を小さくできる。従っ
てこれらバリア層12、24及び22により、配線主材
層14のSM耐性を向上させることができる。
Secondly, since the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22 are made of ZrN, the thermal expansion coefficient of these barrier layers 12, 24 and 22 and the thermal expansion of the Cu wiring main material layer 14 are made. The difference from the coefficient can be reduced. Therefore, the barrier layers 12, 24 and 22 can improve the SM resistance of the wiring main material layer 14.

【0192】第三に、下側バリア層12、上側バリア層
24及び側壁バリア層22をZrNとしているので、こ
れらバリア層12、24及び22は導電性を有する。従
ってこれらバリア層12、24及び22により、配線主
材層14のEM耐性を向上させることができる。
Thirdly, since the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the side wall barrier layer 22 are made of ZrN, these barrier layers 12, 24 and 22 have conductivity. Therefore, the barrier layers 12, 24, and 22 can improve the EM resistance of the wiring main material layer 14.

【0193】第四に、エッチングガスの窒素系ガスとし
て少なくともNHを用いるので、側壁バリア層22の
Cl含有率を低減でき、従ってCu配線主材層14の腐
食を生じにくくすることができる。
Fourthly, since at least NH 3 is used as the nitrogen gas of the etching gas, the Cl content of the side wall barrier layer 22 can be reduced, and therefore the corrosion of the Cu wiring main material layer 14 can be suppressed.

【0194】[請求項5の発明の第四実施例]この実施
例では、エッチングガスの窒素系ガスとしてN及びN
に加えNOを用いるほかは、上述した請求項5の
発明の第三実施例と同様にして、側壁バリア層22とし
てZrONを堆積させる。ZrONは、ZrNと同等以
上にCuの拡散を抑止する効果を有する。
[Fourth Embodiment of the Invention of Claim 5] In this embodiment, N 2 and N are used as the nitrogen-based gas of the etching gas.
ZrON is deposited as the sidewall barrier layer 22 in the same manner as in the third embodiment of the invention of claim 5 described above except that N 2 O is used in addition to H 3 . ZrON has the effect of suppressing the diffusion of Cu to the same extent as ZrN.

【0195】この実施例においては、側壁バリア層22
を堆積させるためのエッチング時におけるZrCl
Cl、N、NH及びNOのガス流量をそれぞ
れ、20SCCM、10SCCM、102SCCM、1
6SCCM及び10SCCMとした場合、[Zr]、
[Cl]及び[N]は次のようになる。
In this embodiment, the sidewall barrier layer 22 is formed.
ZrCl 4 during etching to deposit
The gas flow rates of Cl 2 , N 2 , NH 3 and N 2 O are 20 SCCM, 10 SCCM, 102 SCCM and 1, respectively.
In the case of 6 SCCM and 10 SCCM, [Zr],
[Cl] and [N] are as follows.

【0196】0℃、1気圧において単位体積当たり(こ
こでは1000cc当たり)のZrClが含むZr元
素の個数及びCl元素の個数は、アボガドロ数6.02
×1023(mol−1)を使って、Zr元素について
6.02×1023個、Cl元素について6.02×1
23×4=2.408×1024個になる。同様に、
0℃、1気圧において単位体積当たりのClが含むC
l元素の個数は6.02×1023×2=1.204×
1024個、0℃、1気圧において単位体積当たりのN
が含むN元素の個数は6.02×1023×2=1.
204×1024個、0℃、1気圧において単位体積当
たりのNHが含むN元素の個数は6.02×1023
×1=6.02×1023個、さらに0℃、1気圧にお
いて単位体積当たりのNOが含むN元素の個数は6.
02×1023×2=1.204×1024個になる。
The number of Zr elements and the number of Cl elements contained in ZrCl 4 per unit volume (here, per 1000 cc) at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure are Avogadro's number 6.02.
Using x10 23 (mol −1 ), 6.02 × 10 23 for Zr element and 6.02 × 1 for Cl element
It becomes 0 23 × 4 = 2.408 × 10 24 pieces. Similarly,
C contained in Cl 2 per unit volume at 0 ° C. and 1 atm
The number of 1 elements is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.204 ×
10 24 , N per unit volume at 0 ° C and 1 atm
The number of N elements contained in 2 is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.
The number of N elements contained in NH 3 per unit volume at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure is 204 × 10 24 and 6.02 × 10 23
The number of N elements contained in N 2 O per unit volume at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure was 6. × 1 = 6.02 × 10 23 pieces.
It becomes 02 × 10 23 × 2 = 1.204 × 10 24 pieces.

【0197】従ってZrClのガス流量;20SCC
M、Clのガス流量;10SCCM、Nのガス流
量;102SCCM、NHのガス流量;16SCC
M、NOのガス流量;10SCCMのとき0℃、1気
圧において単位時間当たり(ここでは1分当たり)にエ
ッチング室内に流れ込む各元素の個数は、[Ti]=
6.02×1023×(20/1000)=1.2×1
22個、[Cl]=2.408×1024×(20/
1000)+1.204×1024×(10/100
0)=6.02×1022個、[N]=1.204×1
24×(102/1000)+6.02×1023×
(16/1000)+1.204×1024×(10/
1000)=1.44×1023個になる。エッチング
ガスをZrCl、Cl、N、NH及びNOの
混合ガスとしているので、これらZrCl、Cl
、NH及びNOのガス流量をそれぞれ任意好適
に調整することにより、比[N]/[Cl]と比[Z
r]/[Cl]とをそれぞれ独立に制御できる。またN
、NH及びNOのガス流量を任意好適に調整する
ことにより、[N]を所望の個数としながら、ZrON
側壁バリア層22のCl含有率を減少させかつZrON
側壁バリア層22の酸素含有率を制御することもでき
る。
Therefore, the gas flow rate of ZrCl 4 ; 20SCC
Gas flow rate of M and Cl 2 ; 10 SCCM and N 2 gas flow rate; 102 SCCM and NH 3 gas flow rate; 16 SCC
Gas flow rates of M and N 2 O; the number of each element flowing into the etching chamber per unit time (here, per minute) at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure at 10 SCCM is [Ti] =
6.02 × 10 23 × (20/1000) = 1.2 × 1
0 22 pieces, [Cl] = 2.408 × 10 24 × (20 /
1000) + 1.204 × 10 24 × (10/100
0) = 6.02 × 10 22 pieces, [N] = 1.204 × 1
0 24 × (102/1000) + 6.02 × 10 23 ×
(16/1000) + 1.204 × 10 24 × (10 /
1000) = 1.44 × 10 23 pieces. Since the etching gas is a mixed gas of ZrCl 4 , Cl 2 , N 2 , NH 3 and N 2 O, these ZrCl 4 , Cl 2 ,
The ratio [N] / [Cl] and the ratio [Z] can be adjusted by appropriately adjusting the gas flow rates of N 2 , NH 3 and N 2 O, respectively.
r] / [Cl] can be controlled independently. Also N
By adjusting the gas flow rates of 2 , 2 , NH 3 and N 2 O arbitrarily and appropriately, the desired number of [N] can be obtained and ZrON
The Cl content of the side wall barrier layer 22 is reduced and ZrON
It is also possible to control the oxygen content of the sidewall barrier layer 22.

【0198】この実施例においても次の効果を期待でき
る。
The following effects can be expected in this embodiment as well.

【0199】第一に、下地10に半導体素子が形成され
ている場合でも、半導体素子の特性劣化を招かない程度
に低い温度で、Cu配線主材層14を配線形状に加工し
かつCu配線主材層14を下側バリア層12、上側バリ
ア層24及び側壁バリア層22で覆うことができる。
First, even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape and the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape at a temperature low enough not to deteriorate the characteristics of the semiconductor element. The material layer 14 can be covered with the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22.

【0200】第二に、下側バリア層12及び上側バリア
層24をZrN及び側壁バリア層22をZrONとして
いるので、これらバリア層12、24及び22の熱膨張
係数とCu配線主材層14の熱膨張係数との差を小さく
できる。従ってこれらバリア層12、24及び22によ
り、配線主材層14のSM耐性を向上させることができ
る。
Second, since the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 24 are made of ZrN and the side wall barrier layer 22 is made of ZrON, the thermal expansion coefficients of these barrier layers 12, 24 and 22 and the Cu wiring main material layer 14 are made. The difference from the coefficient of thermal expansion can be reduced. Therefore, the barrier layers 12, 24 and 22 can improve the SM resistance of the wiring main material layer 14.

【0201】第三に、下側バリア層12及び上側バリア
層24をZrN及び側壁バリア層22をZrONとして
いるので、これらバリア層12、24及び22は導電性
を有する。従ってこれらバリア層12、24及び22に
より、配線主材層14のEM耐性を向上させることがで
きる。
Thirdly, since the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 24 are made of ZrN and the side wall barrier layer 22 is made of ZrON, these barrier layers 12, 24 and 22 are conductive. Therefore, the barrier layers 12, 24, and 22 can improve the EM resistance of the wiring main material layer 14.

【0202】第四に、エッチングガスの窒素系ガスとし
て少なくともNHを用いるので、側壁バリア層22の
Cl含有率を低減でき、従ってCu配線主材層14の腐
食を生じにくくすることができる。
Fourthly, since at least NH 3 is used as the nitrogen gas of the etching gas, the Cl content of the side wall barrier layer 22 can be reduced, and therefore the corrosion of the Cu wiring main material layer 14 can be made less likely to occur.

【0203】請求項5の発明は上述した実施例にのみ限
定されるものではなく、従って種々の変形を行なうこと
ができる。
The invention of claim 5 is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications can be made.

【0204】例えば、(2−A)主原料ガスとして、T
i塩化物及びZr塩化物の一方又は双方を用いることが
できる。Ti塩化物としてはTiCl、またZr塩化
物としてはZrClを用いるのが好適である。
For example, as (2-A) main source gas, T
One or both of i chloride and Zr chloride can be used. It is preferable to use TiCl 4 as the Ti chloride and ZrCl 4 as the Zr chloride.

【0205】また(2−B)エッチングマスクとして、
Ti膜、Zr膜、Ti及びZrの一方を含む化合物膜、
及び、Ti及びZrの双方を含む化合物膜のなかから選
択した一種の膜から成る単層膜を用いることができる。
Ti及びZrの一方を含む化合物膜としては、TiN、
TiON、ZrN又はZrON、Ti及びZrの双方を
含む化合物膜としては、TiZr、TiZrN又はTi
ZrONを用いるのが好適である。
As a (2-B) etching mask,
Ti film, Zr film, compound film containing one of Ti and Zr,
Also, a single-layer film made of a kind of film selected from compound films containing both Ti and Zr can be used.
As the compound film containing one of Ti and Zr, TiN,
The compound film containing both TiON, ZrN or ZrON, Ti and Zr may be TiZr, TiZrN or Ti.
It is preferable to use ZrON.

【0206】例えば上述した請求項5の発明の第一実施
例においては、エッチングマスク20をTiN単層膜と
したが、TiN単層膜に代えてTiON単層膜、ZrN
単層膜或はZrON単層膜をエッチングマスク20とし
て形成してもよい。TiON単層膜をエッチンゲマスク
20とした場合、TiON側壁バリア層22を形成で
き、TiONはTiNと同等以上のCu拡散抑止効果を
期待できる。ZrN単層膜をエッチングマスク20とし
た場合TiZrN側壁バリア層22を形成でき、ZrO
N単層膜をエッチングマスク20とした場合TiZrO
N側壁バリア層22を形成できる。TiZrN及びTi
ZrONのCu拡散抑止効果はそれぞれ、TiN或はT
iONと同等であると考えられる。
For example, in the above-described first embodiment of the invention of claim 5, the etching mask 20 is a TiN single layer film, but instead of the TiN single layer film, a TiON single layer film, ZrN is used.
A single layer film or a ZrON single layer film may be formed as the etching mask 20. When the TiON single layer film is used as the etching mask 20, the TiON side wall barrier layer 22 can be formed, and TiON can be expected to have a Cu diffusion suppressing effect equivalent to or more than TiN. When the ZrN single layer film is used as the etching mask 20, the TiZrN sidewall barrier layer 22 can be formed, and ZrO
When the N monolayer film is used as the etching mask 20, TiZrO
The N sidewall barrier layer 22 can be formed. TiZrN and Ti
ZrON has Cu diffusion suppression effect of TiN or T, respectively.
It is considered to be equivalent to iON.

【0207】また上述した請求項5の発明の第二実施例
においては、エッチングマスク20をTiN単層膜とし
たが、TiN単層膜に代えてTiON単層膜、ZrN単
層膜或はZrON単層膜をエッチンゲマスク20として
形成してもよい。TiON単層膜をエッチングマスク2
0とした場合、TiON側壁バリア層22を形成でき
る。またZrN単層膜或はZrON単層膜をエッチング
マスク20とした場合、TiZrON側壁バリア層22
を形成できる。TiZrONのCu拡散抑止効果は、T
iN或はTiONと同等と考えられる。
In the second embodiment of the invention of claim 5, the etching mask 20 is a TiN single layer film, but instead of the TiN single layer film, a TiON single layer film, a ZrN single layer film or a ZrON single layer film is used. A single layer film may be formed as the etching mask 20. Etching mask 2 for TiON single layer film
When 0 is set, the TiON side wall barrier layer 22 can be formed. When the ZrN single layer film or the ZrON single layer film is used as the etching mask 20, the TiZrON side wall barrier layer 22 is formed.
Can be formed. The effect of TiZrON to suppress Cu diffusion is T
It is considered to be equivalent to iN or TiON.

【0208】また上述した請求項5の発明の第三実施例
では、エッチングマスク20をZrN単層膜としたが、
ZrN単層膜に代えてZrON単層膜、TiN単層膜或
はTiON単層膜をエッチングマスク20として形成し
てもよい。ZrON単層膜をエッチングマスク20とし
た場合ZrON側壁バリア層22を形成できる。ZrO
NのCuに対する拡散抑止効果は、ZrNと同等以上で
ある。またTiON単層膜をエッチングマスク20とし
た場合TiZrON側壁バリア層22を形成でき、Ti
N単層膜をエツチングマスク20とした場合TiZrN
側壁バリア層22を形成できる。TiZrON及びTi
ZrNのCuに対する拡散抑止効果はいずれも、TiN
或はTiONと同等と考えられる。
In the third embodiment of the fifth aspect of the invention described above, the etching mask 20 is a ZrN single layer film.
Instead of the ZrN single layer film, a ZrON single layer film, a TiN single layer film or a TiON single layer film may be formed as the etching mask 20. When the ZrON single layer film is used as the etching mask 20, the ZrON side wall barrier layer 22 can be formed. ZrO
The diffusion inhibiting effect of N on Cu is equal to or higher than that of ZrN. Further, when the TiON single layer film is used as the etching mask 20, the TiZrON side wall barrier layer 22 can be formed,
When the N single layer film is used as the etching mask 20, TiZrN
The sidewall barrier layer 22 can be formed. TiZrON and Ti
The diffusion inhibiting effect of ZrN on Cu is TiN.
Or it is considered to be equivalent to TiON.

【0209】また上述した請求項5の発明の第四実施例
では、エッチングマスク20をZrN単層膜としたが、
ZrN単層膜に代えてZrON単層膜、TiN単層膜或
はTiON単層膜をエッチングマスク20として形成し
てもよい。ZrON単層膜をエッチングマスク20とし
た場合ZrON側壁バリア層22を形成できる。ZrO
NはZrNと同等以上の拡散抑止効果を期待できる。ま
たTiON単層膜或はTiN単層膜をエッチングマスク
20とした場合TiZrON側壁バリア層22を形成で
きる。TiZrONのCuに対する拡散抑止効果は、T
iN或はTiONと同等と考えられる。
In the fourth embodiment of the invention of claim 5 described above, the etching mask 20 is a ZrN single layer film.
Instead of the ZrN single layer film, a ZrON single layer film, a TiN single layer film or a TiON single layer film may be formed as the etching mask 20. When the ZrON single layer film is used as the etching mask 20, the ZrON side wall barrier layer 22 can be formed. ZrO
N can be expected to have a diffusion suppressing effect equal to or higher than that of ZrN. Further, when the TiON single layer film or the TiN single layer film is used as the etching mask 20, the TiZrON side wall barrier layer 22 can be formed. The diffusion inhibition effect of TiZrON on Cu is T
It is considered to be equivalent to iN or TiON.

【0210】また(2−C)Ti、Zr、TiN、Ti
ON、ZrN、ZrON、TiZr、TiZrN及びT
iZrONは、導電性を有する、Cuの熱膨張係数に近
い熱膨張係数を有する、Cu、W、Ta、Alそのほか
の配線主材層構成元素に対し拡散抑止効果や酸化防止効
果を有するといった利点を有する。従って下側バリア層
としてTi、Zr、TiN、TiON、ZrN、ZrO
N、TiZr、TiZrN或はTiZrONを形成し、
上側バリア層としてTi、Zr、TiN、TiON、Z
rN、ZrON、TiZr、TiZrN或はTiZrO
Nを形成し、側壁バリア層としてTiN、TiON、Z
rN、ZrON、TiZr、TiZrN或はTiZrO
Nを形成するのが好ましい。また配線主材層として、C
u、W、Ta、Al或はその他を用いることもできる。
Further, (2-C) Ti, Zr, TiN, Ti
ON, ZrN, ZrON, TiZr, TiZrN and T
iZrON has advantages of having conductivity, having a coefficient of thermal expansion close to that of Cu, and having an effect of suppressing diffusion and an effect of preventing oxidation of Cu, W, Ta, Al and other elements constituting the wiring main material layer. Have. Therefore, Ti, Zr, TiN, TiON, ZrN, ZrO is used as the lower barrier layer.
Forming N, TiZr, TiZrN or TiZrON,
Ti, Zr, TiN, TiON, Z as the upper barrier layer
rN, ZrON, TiZr, TiZrN or TiZrO
N is formed, and TiN, TiON, Z is used as a sidewall barrier layer.
rN, ZrON, TiZr, TiZrN or TiZrO
It is preferable to form N. As the wiring main material layer, C
u, W, Ta, Al or others can also be used.

【0211】また(2−D)主原料ガスとしてSiCl
を用い、エッチングマスクとしてSiN単層膜又はS
iON単層膜を用いるようにしてもよい。
(2-D) SiCl as the main source gas
No. 4 , using a SiN single layer film or S as an etching mask
An iON single layer film may be used.

【0212】また(2−E)酸素を含む側壁バリア層を
堆積させる場合には、エッチングガスに酸素系ガスを含
ませても良い。酸素系ガスとしてO及びOの一方又
は双方を用いることができる。この場合、エッチングガ
スが含む酸素元素及び窒素元素であって0℃、1気圧に
おいてエッチング室内に単位時間当たりに供給される酸
素元素及び窒素元素の個数の比によって、酸素を含む側
壁バリア層の酸素含有率を制御できる。酸素を含む側壁
バリア層にあっては、その酸素含有率を制御することに
よりCu拡散抑止効果を向上させることができる。
When the sidewall barrier layer containing (2-E) oxygen is deposited, the etching gas may contain an oxygen-based gas. One or both of O 2 and O 3 can be used as the oxygen-based gas. In this case, depending on the ratio of the number of oxygen elements and nitrogen elements contained in the etching gas, which are supplied to the etching chamber per unit time at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure, the oxygen of the sidewall barrier layer containing oxygen is included. The content rate can be controlled. In the case of the side wall barrier layer containing oxygen, the Cu diffusion suppressing effect can be improved by controlling the oxygen content rate.

【0213】図10〜図12は請求項16の発明及び請
求項21の発明の実施例の説明に供する工程図である。
以下、図10〜図12を参照して、これら発明の実施例
につき説明する。以下の説明で挙げる薄膜形成技術、使
用材料、処理温度、処理時間、膜厚、ガス流量そのほか
の条件は一例にすぎず、従ってこれら条件を以下の説明
で挙げるものに限定するものではない。
10 to 12 are process drawings for explaining the embodiment of the invention of claim 16 and the invention of claim 21.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. The conditions for forming a thin film, materials to be used, processing temperature, processing time, film thickness, gas flow rate, and other conditions described below are merely examples, and therefore these conditions are not limited to those described below.

【0214】[請求項16の発明の実施例]この実施例
では、主原料ガスとしてSiCl、塩素系ガスとして
Cl及び窒素系ガスとしてN及びNHを用い、反
応性エッチングガスを、これらSiCl、Cl、N
及びNHの混合ガスとする。従って主原料ガスは側
壁バリア構成元素となるSiを含む塩化物である。また
エッチングマスクとしてSiOから成る単層膜を用い
る。従ってエッチングマスクは側壁バリア構成元素とし
てSiを含む膜である。
[Embodiment of the Invention of Claim 16] In this embodiment, SiCl 4 is used as a main source gas, Cl 2 is used as a chlorine-based gas, and N 2 and NH 3 are used as a nitrogen-based gas, and a reactive etching gas is used. These SiCl 4 , Cl 2 , N
A mixed gas of 2 and NH 3 . Therefore, the main source gas is a chloride containing Si, which is a sidewall barrier constituent element. A single layer film made of SiO 2 is used as an etching mask. Therefore, the etching mask is a film containing Si as a sidewall barrier constituent element.

【0215】(1−1:下地上に順次に下側バリア層、
配線主材層及び上側バリア層を積層する工程)まずこの
実施例では、半導体素子が形成されたSi基板と半導体
素子上に形成されたSiO膜とから成る下地10を用
意し、この下地10上に順次に、スパッタ法により、厚
さ0.1μm程度のTiN下側バリア層12、厚さ0.
6μm程度のCu配線主材層14及び厚さ0.1μmの
TiN上側バリア層24を積層する(図10(A)〜図
10(C))。
(1-1: The lower barrier layer is sequentially formed on the base,
Step of Laminating Main Wiring Material Layer and Upper Barrier Layer) First, in this embodiment, a base 10 including a Si substrate on which a semiconductor element is formed and a SiO 2 film formed on the semiconductor element is prepared. The TiN lower barrier layer 12 having a thickness of about 0.1 μm and the thickness of 0.
A Cu wiring main material layer 14 having a thickness of about 6 μm and a TiN upper barrier layer 24 having a thickness of 0.1 μm are stacked (FIGS. 10A to 10C).

【0216】例えば、Ar及びNの混合ガスを雰囲気
ガス(スパッタガス)に用い雰囲気ガス圧を5mTor
rとしたDCスパッタ法により、TiN下側バリア層1
2及びTiN上側バリア層24を積層する。またArを
雰囲気ガスに用いたスパッタ法により、Cu配線主材層
14を積層する。尚、TiN下側バリア層12及びTi
N上側バリア層24を、Ti1−X(0.5≦X≦
1、例えばX=0.5)とすることができる。
For example, a mixed gas of Ar and N 2 is used as an atmospheric gas (sputtering gas) and the atmospheric gas pressure is 5 mTorr.
By the DC sputtering method with r, the TiN lower barrier layer 1
2 and the TiN upper barrier layer 24 are laminated. Further, the Cu wiring main material layer 14 is laminated by a sputtering method using Ar as an atmospheric gas. The TiN lower barrier layer 12 and Ti
The N upper barrier layer 24 is formed of Ti X N 1-X (0.5 ≦ X ≦
1, for example X = 0.5).

【0217】下地10に半導体素子を形成している場合
でも、従来周知の薄膜形成技術例えばスパッタ法によれ
ば、半導体素子の電気的特性を劣化させない程度に低い
温度で、各層12、14、24を形成できる。
Even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, each of the layers 12, 14, 24 is formed at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element by a conventionally known thin film forming technique such as a sputtering method. Can be formed.

【0218】(1−2:上側バリア層上にエッチングマ
スクを形成する工程)次にこの実施例では、プラズマC
VD(Chemical Vapor Deposit
ion)法により、TiN上側バリア層24上に厚さ
0.6μmのSiOマスク材料16を積層する(図1
1(A))。
(1-2: Step of forming etching mask on upper barrier layer) Next, in this embodiment, plasma C is used.
VD (Chemical Vapor Deposition)
Ion) method is used to deposit a 0.6 μm thick SiO 2 mask material 16 on the TiN upper barrier layer 24 (FIG. 1).
1 (A)).

【0219】例えば、原料ガスとしてSiH及びN
Oの混合ガスを用い、SiHのガス流量80SCCM
及びNOのガス流量1900SCCM、成膜室内の圧
力300mTorr、下地温度200℃及びrf電力2
00Wとして、SiOマスク材料16を堆積する。
For example, SiH 4 and N 2 as source gases
SiH 4 gas flow rate of 80SCCM using O mixed gas
And N 2 O gas flow rate 1900 SCCM, film formation chamber pressure 300 mTorr, base temperature 200 ° C. and rf power 2
The SiO 2 mask material 16 is deposited as 00W.

【0220】下地10に半導体素子を形成している場合
でも、従来周知の薄膜形成技術例えばプラズマCVD法
によれば、半導体素子の電気的特性を劣化させない程度
に低い温度で、マスク材料16を堆積できる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the mask material 16 is deposited at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element by a conventionally known thin film forming technique such as plasma CVD. it can.

【0221】SiOマスク材料16はTiN上側バリ
ア層24、Cu配線取材層14及びTiN下側バリア層
12をそれぞれ配線形状にエッチング加工するためのエ
ッチングマスク20となるものであるから、マスク材料
16の厚さ従ってエッチングマスク20の厚さTを次
式を満足するように定めるのが好ましい。
The SiO 2 mask material 16 serves as an etching mask 20 for etching the TiN upper barrier layer 24, the Cu wiring material layer 14 and the TiN lower barrier layer 12 into wiring shapes. Therefore, the thickness T E of the etching mask 20 is preferably determined so as to satisfy the following equation.

【0222】T>[エツチングマスク20のエッチン
グレート]×{[上側バリア層24の厚さ]/[上側バ
リア層24のエッチングレート]+[配線主材層14の
厚さ]/[配線主材層14のエッチングレート]+[下
側バリア層12 の厚さ]/[下側バリア層12のエッ
チングレート]} 次いでSiOマスク材料16上にレジストを厚さ1μ
mに塗布し、然る後、レジストを露光及び現像してレジ
ストパターン18を形成する(図11(B))。レジス
トパターン18の平面形状は配線形状となっている。
T E > [etching rate of etching mask 20] × {[thickness of upper barrier layer 24] / [etching rate of upper barrier layer 24] + [thickness of main wiring layer 14] / [main wiring main] Material layer 14 etching rate] + [thickness of lower barrier layer 12] / [etching rate of lower barrier layer 12]} Next, a resist having a thickness of 1 μ is formed on the SiO 2 mask material 16.
Then, the resist is exposed and developed to form a resist pattern 18 (FIG. 11B). The planar shape of the resist pattern 18 is a wiring shape.

【0223】次いで従来周知のドライエッチング技術こ
こでは反応性イオンエッチング(RIE:Reacti
ve Ion Etching)法により、レジストパ
ターン18を介してSiOマスク材料16を配線形状
にエッチング加工し、この材料16から成るSiO
ッチングマスク20を形成する(図11(C))。
Next, a heretofore known dry etching technique, here reactive ion etching (RIE: Reacti)
ve Ion Etching) method, the SiO 2 mask material 16 is etched into a wiring shape through the resist pattern 18 to form a SiO 2 etching mask 20 made of this material 16 (FIG. 11C).

【0224】SiOエッチングマスク20を形成する
際、SiOマスク材料16はエッチングするがTiN
上側バリア層24はエッチングしないように、エッチン
グ条件を選択するのが好ましい。例えば、反応性イオン
エッチングの場合には、反応性エッチングガスをCHF
及びOの混合ガスとして、エッチングを行なうこと
により、TiN上側バリア層24をエッチングしないよ
うにSiOマスク材料16をエッチングできる。
When the SiO 2 etching mask 20 is formed, the SiO 2 mask material 16 is etched but TiN is used.
The etching conditions are preferably selected so that the upper barrier layer 24 is not etched. For example, in the case of reactive ion etching, the reactive etching gas is CHF.
By performing etching using a mixed gas of 3 and O 2 , the SiO 2 mask material 16 can be etched without etching the TiN upper barrier layer 24.

【0225】また下地10に半導体素子を形成している
場合でも、従来周知のエッチング技術例えば反応性イオ
ンエッチング法により、半導体素子の電気的特性を劣化
させない程度に低い温度で、エッチングマスク20を形
成できる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the etching mask 20 is formed by a well-known etching technique such as a reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. it can.

【0226】次いでレジストパターン18を、Oプラ
ズマを用いたアッシング処理により、除去する(図12
(A))。
Next, the resist pattern 18 is removed by an ashing process using O 2 plasma (FIG. 12).
(A)).

【0227】(1−3:反応性イオンエッチング法によ
り、配線主材層を配線形状にエッチング加工しながら、
配線主材層のエッチング加工側壁面に、主としてエッチ
ングマスクと反応性エッチングガスとの反応生成物より
成る側壁バリア層を堆積させる工程) 次にこの実施例では、SiCl、Cl、N及びN
の混合ガスを反応性エッチングガスに用いた反応性
イオンエッチング法により、SiOエッチングマスク
20を介してTiN上側バリア層24、Cu配線主材層
14及びTiN下側バリア層12を順次にエッチング
し、これらバリア層24、主材層14及びバリア層12
を配線形状に加工する。このエッチングの過程で、Si
Cl、Cl、N及びNHの混合ガスである反応
性エッチングガスと、SiOエッチングマスク20と
の反応生成物SiONが、SiOエッチングマスク2
0の側壁面20aと、TiN上側バリア層24のエッチ
ング加工側壁面24aと、Cu配線主材層14のエッチ
ング加工側壁面14aと、下側バリア層12のエッチン
グ加工側壁面12aとに堆積し、従ってこの反応生成物
から成るSiON側壁バリア層22を、これら側壁面2
0a、24a、14a及び12aに自己整合的に堆積で
きる。従って配線形状に加工され、TiN下側バリア層
12、TiN上側バリア層24及びSiON側壁バリア
層22で覆われたCu配線主材層14を得ることができ
る(図12(B))。
(1-3: While etching the wiring main material layer into a wiring shape by the reactive ion etching method,
Step of depositing a side wall barrier layer mainly composed of a reaction product of an etching mask and a reactive etching gas on the side wall surface of the wiring main material layer that is etched) Next, in this example, SiCl 4 , Cl 2 , N 2 and N
The TiN upper barrier layer 24, the Cu wiring main material layer 14, and the TiN lower barrier layer 12 are sequentially formed through the SiO 2 etching mask 20 by a reactive ion etching method using a mixed gas of H 3 as a reactive etching gas. By etching, the barrier layer 24, the main material layer 14, and the barrier layer 12 are etched.
Is processed into a wiring shape. During this etching process, Si
The reaction product SiON of the reactive etching gas which is a mixed gas of Cl 4 , Cl 2 , N 2 and NH 3 and the SiO 2 etching mask 20 is the SiO 2 etching mask 2
0 side wall surface 20a, TiN upper barrier layer 24 etching side wall surface 24a, Cu wiring main material layer 14 etching side wall surface 14a, lower barrier layer 12 etching side wall surface 12a, Therefore, the SiON side wall barrier layer 22 composed of this reaction product is formed on the side wall surface 2
It can be self-aligned on 0a, 24a, 14a and 12a. Therefore, the Cu wiring main material layer 14 which is processed into the wiring shape and covered with the TiN lower barrier layer 12, the TiN upper barrier layer 24 and the SiON side wall barrier layer 22 can be obtained (FIG. 12B).

【0228】下地10に半導体素子を形成している場合
でも、反応性イオンエッチング法により、半導体素子の
電気的特性を劣化させない程度に低い温度で、TiN上
側バリア層24、Cu配線主材層14、TiN下側バリ
ア層12をエッチング加工しかつSiON側壁バリア層
22を堆積させることができる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the TiN upper barrier layer 24 and the Cu wiring main material layer 14 are formed by the reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. , TiN lower barrier layer 12 can be etched and a SiON sidewall barrier layer 22 can be deposited.

【0229】エッチング条件は、例えば次のように設定
すれば良い。エッチング装置としてマグネトロン反応性
イオンエツチング装置を用い、反応性エッチングガスが
含むSiCl、Cl、N及びNHのガス流量を
それぞれ20SCCM、10SCCM、112SCCM
及び17SCCM、エッチングガス圧を35mTor
r、RF電力を500Wとする。エッチング時の下地温
度はCu配線主材層14のエッチングに適した温度25
0〜400℃ここでは300℃とする。
The etching conditions may be set as follows, for example. A magnetron reactive ion etching device was used as an etching device, and the gas flow rates of SiCl 4 , Cl 2 , N 2 and NH 3 contained in the reactive etching gas were 20 SCCM, 10 SCCM and 112 SCCM, respectively.
And 17 SCCM, etching gas pressure 35 mTorr
r and RF power are set to 500W. The base temperature during etching is 25, which is suitable for etching the Cu wiring main material layer 14.
0 to 400 ° C. Here, the temperature is 300 ° C.

【0230】エッチングガスが含むSi元素、Cl元素
及びN元素であって0℃及び1気圧においてエッチング
装置のエッチング室内に単位時間当たりに供給されるS
i元素の総個数、Cl元素の総個数及びN元素の総個数
をそれぞれ、[Si]、[Cl]及び[N]と表せば、
SiON側壁バリア層22の堆積時におけるCu配線主
材層14のサイドエッチング量を、比[N]/[Cl]
の大きさに応じて制御でき、また側壁バリア層22の厚
さを、比[Si]/[Cl]の大きさに応じて制御でき
る。
The Si element, the Cl element and the N element contained in the etching gas, which are supplied per unit time into the etching chamber of the etching apparatus at 0 ° C. and 1 atm.
If the total number of i elements, the total number of Cl elements, and the total number of N elements are expressed as [Si], [Cl], and [N], respectively,
When the SiON sidewall barrier layer 22 is deposited, the side etching amount of the Cu wiring main material layer 14 is defined as a ratio [N] / [Cl].
And the thickness of the sidewall barrier layer 22 can be controlled according to the ratio [Si] / [Cl].

【0231】エッチングガスをSiCl、Cl、N
及びNHの混合ガスとし、側壁バリア層22を堆積
させるためのエッチング時におけるSiCl、C
、N及びNHのガス流量をそれぞれ、20SC
CM、10SCCM及び112SCCM及び17SCC
Mとした場合、[Si]、[Cl]及び[N]は次のよ
うになる。
The etching gas is SiCl 4 , Cl 2 , N
2 and NH 3 as a mixed gas, and SiCl 4 , C during etching for depositing the sidewall barrier layer 22
The gas flow rates of l 2 , N 2 and NH 3 were respectively 20 SC
CM, 10 SCCM and 112 SCCM and 17 SCC
When M, [Si], [Cl] and [N] are as follows.

【0232】0℃、1気圧において単位体積当たり(こ
こでは1000cc当たり)のSiClが含むSi元
素の個数及びCl元素の個数は、アボガドロ数6.02
×1023(mol−1)を使つて、Si元素について
6.02×1023個、Cl元素について6.02×1
23×4=2.408×1024個になる。同様に、
0℃、1気圧において単位体積当たりのClが含むC
l元素の個数は6.02×1023×2=1.204×
1024個、0℃、1気圧において単位体積当たりのN
が含むN元素の個数は6.02×1023×2=1.
204×1024個、さらに0℃、1気圧において単位
体積当たりのNHが含むN元素の個数は6.02×1
23×1=6.02×1023個になる。
The number of Si elements and the number of Cl elements contained in SiCl 4 per unit volume (here, per 1000 cc) at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure are Avogadro's number 6.02.
Using x10 23 (mol −1 ), 6.02 × 10 23 for Si element and 6.02 × 1 for Cl element
It becomes 0 23 × 4 = 2.408 × 10 24 pieces. Similarly,
C contained in Cl 2 per unit volume at 0 ° C. and 1 atm
The number of 1 elements is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.204 ×
10 24 , N per unit volume at 0 ° C and 1 atm
The number of N elements contained in 2 is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.
204 × 10 24 , and the number of N elements contained in NH 3 per unit volume at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure is 6.02 × 1.
It becomes 0 23 × 1 = 6.02 × 10 23 pieces.

【0233】従つてSiClのガス流量;20SCC
M、Clのガス流量;10SCCM、Nのガス流
量;112SCCM、NHのガス流量;17SCCM
のとき0℃、1気圧において単位時間当たり(ここでは
1分当たり)にエッチング室内に流れ込む各元素の個数
は、[Si]=6.02×1023×(20/100
0)=1.2×1022個、[Cl]=2.408×1
24×(20/1000)+1.204×1024×
(10/1000)=6.02×1022個、[N]=
1.204×1024×(112/1000)+6.0
2×1023×(17/1000)=1.45×10
23個になる。エッチングガスをSiCl、Cl
及びNHの混合ガスとしているので、これらSi
Cl、Cl、N及びNHのガス流量をそれぞれ
任意好適に調整することにより、比[N]/[Cl]と
比[Si]/[Cl]とをそれぞれ独立に制御できる。
Accordingly, the gas flow rate of SiCl 4 is 20 SCC.
Gas flow rate of M and Cl 2 ; 10 SCCM, gas flow rate of N 2 ; 112 SCCM, gas flow rate of NH 3 ; 17 SCCM
At 0 ° C. and 1 atmosphere, the number of each element flowing into the etching chamber per unit time (here, per minute) is [Si] = 6.02 × 10 23 × (20/100
0) = 1.2 × 10 22 pieces, [Cl] = 2.408 × 1
0 24 × (20/1000) + 1.204 × 10 24 ×
(10/1000) = 6.02 × 10 22 , [N] =
1.204 x 10 24 x (112/1000) + 6.0
2 × 10 23 × (17/1000) = 1.45 × 10
23 . The etching gas is SiCl 4 , Cl 2 ,
Since a mixed gas of N 2 and NH 3 is used, these Si
The ratio [N] / [Cl] and the ratio [Si] / [Cl] can be controlled independently by adjusting the gas flow rates of Cl 4 , Cl 2 , N 2 and NH 3 arbitrarily and appropriately.

【0234】またNHは、主原料ガスすなわちSiC
の解離を促進し従って堆積されたSiON側壁バリ
ア層22のCl含有率を減少させる作用を有する。従っ
てN及びNHのガス流量を任意好適に調整すること
により、[N]を所望の個数としながら、SiON側壁
バリア層22のCl含有率を減少させることができる。
NH 3 is the main source gas, that is, SiC.
It has the effect of reducing the Cl content of promoting dissociation of l 4 thus deposited SiON sidewall barrier layer 22. Therefore, the Cl content of the SiON side wall barrier layer 22 can be reduced while adjusting [N] to a desired number by adjusting the gas flow rates of N 2 and NH 3 arbitrarily and suitably.

【0235】Cu配線主材層14のサイドエッチングを
防止するためには、[N]/[Cl]>2すなわち0.
5>[Cl]/[N]>0とするのが好ましい。このよ
うに比[N]/[Cl]或は[Cl]/[N]を制御す
ることによりCu配線主材層14のサイドエッチングを
防止でき、しかも側壁バリア層22の堆積箇所では側壁
バリア層22のエッチングの進行が停止するので、Cu
配線主材層14のオーバーエッチングを防止し或はその
オーバーエッチング量を少なくでき従ってCu配線主材
層14を支障なく配線形状に加工できる。
In order to prevent side etching of the Cu wiring main material layer 14, [N] / [Cl]> 2, that is, 0.
It is preferable that 5> [Cl] / [N]> 0. By controlling the ratio [N] / [Cl] or [Cl] / [N] in this way, side etching of the Cu wiring main material layer 14 can be prevented, and the sidewall barrier layer 22 is deposited at the sidewall barrier layer 22. Since the etching of 22 stops, Cu
Over-etching of the wiring main material layer 14 can be prevented or the amount of over-etching can be reduced, so that the Cu wiring main material layer 14 can be processed into a wiring shape without trouble.

【0236】また[Si]/[Cl]=0.2とするこ
とにより、厚さがほぼ70nmの側壁バリア層22を形
成でき、この厚さはCu配線主材層14の酸化及びCu
の拡散を防止するのに充分な厚さである。
By setting [Si] / [Cl] = 0.2, the sidewall barrier layer 22 having a thickness of about 70 nm can be formed, and this thickness can be obtained by oxidation of the Cu wiring main material layer 14 and Cu.
Is thick enough to prevent the diffusion of

【0237】この実施例によれば、次のような利点が期
待できる。
According to this embodiment, the following advantages can be expected.

【0238】第一に、下地10に半導体素子が形成され
ている場合でも、半導体素子の特性劣化を招かない程度
に低い温度で、Cu配線主材層14を配線形状に加工し
かつCu配線主材層14を下側バリア層12、上側バリ
ア層24及び側壁バリア層22で覆うことができる。
First, even if a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape and the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape at a temperature low enough not to deteriorate the characteristics of the semiconductor element. The material layer 14 can be covered with the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22.

【0239】第二に、上側バリア層24、配線主材層1
4及び下側バリア層12を配線形状にエッチングする際
に、エッチング過程で生じたエッチング加工側壁面に順
次に側壁バリア層22が堆積してゆく。従って配線主材
層14と上側バリア層24及び下側バリア層12との間
に、熱応力が作用したとしても、これらバリア層24、
12が熱応力で配線主材層14から剥離するのを、防止
できる。
Second, the upper barrier layer 24 and the wiring main material layer 1
4 and the lower barrier layer 12 are etched into a wiring shape, the sidewall barrier layer 22 is sequentially deposited on the etched sidewall surface generated in the etching process. Therefore, even if thermal stress acts between the wiring main material layer 14 and the upper barrier layer 24 and the lower barrier layer 12, these barrier layers 24,
It is possible to prevent peeling of 12 from the wiring main material layer 14 due to thermal stress.

【0240】第三に、エッチングガスの窒素系ガスとし
て少なくともNHを用いるので、側壁バリア層22の
Cl含有率を低減できる。ClはCu配線主材層14の
腐食要因となるものであるから、Cl含有率を低減する
ことにより、Cu配線主材層14の腐食を生じにくくす
ることができる。
Thirdly, since at least NH 3 is used as the nitrogen-based gas of the etching gas, the Cl content of the sidewall barrier layer 22 can be reduced. Since Cl causes corrosion of the Cu wiring main material layer 14, it is possible to prevent corrosion of the Cu wiring main material layer 14 by reducing the Cl content.

【0241】請求項16の発明は上述した実施例にのみ
限定されるものではなく、従って種々の変形を行なうこ
とができる。
The invention of claim 16 is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.

【0242】例えば(3−A)主原料ガスとしてSiC
を用いた場合には、エッチングマスクとしてSiO
、SiN及びSiONのなかから選択した1種の膜か
ら成る単層膜又は複数種の膜から成る多層膜を用いても
良い。
For example, (3-A) SiC as the main raw material gas
When l 4 is used, SiO is used as an etching mask.
2 , a single layer film composed of one kind of film selected from SiN and SiON or a multilayer film composed of plural kinds of films may be used.

【0243】また(3−B)主原料ガスとして、Ti塩
化物及びZr塩化物の一方又は双方を用いることができ
る。Ti塩化物としてはTiCl、またZr塩化物と
してはZrClを用いるのが好適である。この場合、
エッチングマスクとして、Ti膜、Zr膜、Ti及びZ
rの一方を含む化合物膜、及び、Ti及びZrの双方を
含む化合物膜のなかから選択した一種の膜から成る単層
膜、又は、複数種の膜から成る多層膜を用いることがで
きる。Ti及びZrの一方を含む化合物膜としては、T
iN、TiON、ZrN又はZrON、Ti及びZrの
双方を含む化合物膜としては、TiZr、TiZrN又
はTiZrONを用いるのが好適である。
Further, as (3-B) main source gas, one or both of Ti chloride and Zr chloride can be used. It is preferable to use TiCl 4 as the Ti chloride and ZrCl 4 as the Zr chloride. in this case,
As an etching mask, Ti film, Zr film, Ti and Z
A single-layer film made of one kind of film selected from a compound film containing one of r and a compound film containing both Ti and Zr, or a multilayer film made of a plurality of kinds of films can be used. As the compound film containing one of Ti and Zr, T
It is preferable to use TiZr, TiZrN or TiZrON as the compound film containing both iN, TiON, ZrN or ZrON, Ti and Zr.

【0244】また(3−C)Ti、Zr、TiN、Ti
ON、ZrN、ZrON、TiZr、TiZrN及びT
iZrONは、導電性を有する、Cuの熱膨張係数に近
い熱膨張係数を有する、Cu、W、Ta、Alそのほか
の配線主材層構成元素に対し拡散抑止効果や酸化防止効
果を有するといった利点を有する。従って下側バリア層
としてTi、Zr、TiN、TiON、ZrN、ZrO
N、TiZr、TiZrN或はTiZrONを形成し、
上側バリア層としてTi、Zr、TiN、TiON、Z
rN、ZrON、TiZr、TiZrN或はTiZrO
Nを形成し、側壁バリア層としてTiN、TiON、Z
rN、ZrON、TiZr、TiZrN或はTiZrO
Nを形成するのが好ましい。また配線主材層として、C
u、W、Ta、Al或はその他を用いることもできる。
Further, (3-C) Ti, Zr, TiN, Ti
ON, ZrN, ZrON, TiZr, TiZrN and T
iZrON has advantages of having conductivity, having a coefficient of thermal expansion close to that of Cu, and having an effect of suppressing diffusion and an effect of preventing oxidation of Cu, W, Ta, Al and other elements constituting the wiring main material layer. Have. Therefore, Ti, Zr, TiN, TiON, ZrN, ZrO is used as the lower barrier layer.
Forming N, TiZr, TiZrN or TiZrON,
Ti, Zr, TiN, TiON, Z as the upper barrier layer
rN, ZrON, TiZr, TiZrN or TiZrO
N is formed, and TiN, TiON, Z is used as a sidewall barrier layer.
rN, ZrON, TiZr, TiZrN or TiZrO
It is preferable to form N. As the wiring main material layer, C
u, W, Ta, Al or others can also be used.

【0245】また(3−D)酸素を含む側壁バリア層を
堆積させる場合には、エッチングガスに酸素系ガスを含
ませても良い。酸素系ガスとしてO及びOの一方又
は双方を用いることができる。この場合、エッチングガ
スが含む酸素元素及び窒素元素であって0℃、1気圧に
おいてエッチング室内に単位時間当たりに供給される酸
素元素及び窒素元素の個数によって、酸素を含む側壁バ
リア層の酸素含有率を制御できる。酸素を含む側壁バリ
ア層にあっては、その酸素含有率を制御することにより
Cu拡散抑止効果を向上させることができる。
Further, in the case of depositing the sidewall barrier layer containing (3-D) oxygen, the etching gas may contain an oxygen-based gas. One or both of O 2 and O 3 can be used as the oxygen-based gas. In this case, the oxygen content of the sidewall barrier layer containing oxygen depends on the number of oxygen elements and nitrogen elements contained in the etching gas and is supplied to the etching chamber per unit time at 0 ° C. and 1 atmosphere. Can be controlled. In the case of the side wall barrier layer containing oxygen, the Cu diffusion suppressing effect can be improved by controlling the oxygen content rate.

【0246】また(3−E)窒素系ガスとして、NH
に加え、N及びNOの一方又は双方を用いるように
しても良い。
As (3-E) nitrogen-based gas, NH 3
In addition, one or both of N 2 and N 2 O may be used.

【0247】[請求項21の発明の実施例]この実施例
では、主原料ガスとしてSiCl、塩素系ガスとして
Cl及び窒素系ガスとしてN及び酸素系ガスとして
を用い、反応性エッチングガスを、これらSiCl
、Cl、N及びOの混合ガスとする。従って主
原料ガスは側壁バリア構成元素となるSiを含む塩化物
である。またエッチングマスクとしてSiOから成る
単層膜を用いる。従ってエッチングマスクは側壁バリア
構成元素としてSiを含む膜である。
[0247] In the embodiment of the present invention defined in claim 21 This example, SiCl 4, and O 2 is used as N 2 and oxygen-containing gas as Cl 2 and nitrogen-based gas as a chlorine-based gas as the main raw material gas, the reactive The etching gas is changed to these SiCl
A mixed gas of 4 , Cl 2 , N 2 and O 2 . Therefore, the main source gas is a chloride containing Si, which is a sidewall barrier constituent element. A single layer film made of SiO 2 is used as an etching mask. Therefore, the etching mask is a film containing Si as a sidewall barrier constituent element.

【0248】(1:下地上に順次に下側バリア層、配線
主材層及び上側バリア層を積層する工程)まずこの実施
例では、半導体素子が形成されたSi基板と半導体素子
上に形成されたSiO膜とから成る下地10を用意
し、この下地10上に順次に、スパッタ法により、厚さ
0.1μm程度のTiN下側バリア層12、厚さ0.6
μm程度のCu配線主材層14及び厚さ0.1μmのT
iN上側バリア層24を積層する(図10(A)〜図1
0(C))。
(1: Step of Laminating Lower Barrier Layer, Wiring Main Material Layer and Upper Barrier Layer Sequentially on Underlayer) First, in this embodiment, a Si substrate on which a semiconductor element is formed and a semiconductor element are formed. A base 10 made of a SiO 2 film is prepared, and a TiN lower barrier layer 12 having a thickness of about 0.1 μm and a thickness of 0.6 are sequentially formed on the base 10 by a sputtering method.
Cu wiring main material layer 14 having a thickness of about μm and T having a thickness of 0.1 μm
The iN upper barrier layer 24 is laminated (FIG. 10 (A) to FIG. 1).
0 (C)).

【0249】例えば、Ar及びNの混合ガスを雰囲気
ガス(スパッタガス)に用い雰囲気ガス圧を5mTor
rとしたDCスパッタ法により、TiN下側バリア層1
2及びTiN上側バリア層24を積層する。またArを
雰囲気ガスに用いたスパッタ法により、Cu配線主材層
14を積層する。尚、TiN下側バリア層12及びTi
N上側バリア層24を、Ti1−X(0.5≦X≦
1、例えばX=0.5)とすることができる。
For example, a mixed gas of Ar and N 2 is used as an atmospheric gas (sputtering gas) and the atmospheric gas pressure is 5 mTorr.
By the DC sputtering method with r, the TiN lower barrier layer 1
2 and the TiN upper barrier layer 24 are laminated. Further, the Cu wiring main material layer 14 is laminated by a sputtering method using Ar as an atmospheric gas. The TiN lower barrier layer 12 and Ti
The N upper barrier layer 24 is formed of Ti X N 1-X (0.5 ≦ X ≦
1, for example X = 0.5).

【0250】下地10に半導体素子を形成している場合
でも、従来周知の薄膜形成技術例えばスパッタ法によれ
ば、半導体素子の電気的特性を劣化させない程度に低い
温度で、各層12、14、24を形成できる。
Even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the layers 12, 14, 24 are formed at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element by a conventionally known thin film forming technique such as a sputtering method. Can be formed.

【0251】(2:上側バリア層上にエッチングマスク
を形成する工程)次にこの実施例では、プラズマCVD
(Chemical Vapor Depositio
n)法により、TiN上側バリア層24上に厚さ0.6
μmのSiOマスク材料16を積層する(図11
(A))。
(2: Step of forming etching mask on upper barrier layer) Next, in this embodiment, plasma CVD is performed.
(Chemical Vapor Deposition
n) on the TiN upper barrier layer 24 to a thickness of 0.6.
A SiO 2 mask material 16 of μm is laminated (FIG. 11).
(A)).

【0252】例えば、原料ガスとしてSiH及びN
Oの混合ガスを用い、SiHのガス流量80SCCM
及びNOのガス流量1900SCCM、成膜室内の圧
力300mTorr、下地温度200℃及びrf電力2
00Wとして、SiOマスク材料16を堆積する。
For example, SiH 4 and N 2 as source gases
SiH 4 gas flow rate of 80SCCM using O mixed gas
And N 2 O gas flow rate 1900 SCCM, film formation chamber pressure 300 mTorr, base temperature 200 ° C. and rf power 2
The SiO 2 mask material 16 is deposited as 00W.

【0253】下地10に半導体素子を形成している場合
でも、従来周知の薄膜形成技術例えばプラズマCVD法
によれば、半導体素子の電気的特性を劣化させない程度
に低い温度で、マスク材料16を堆積できる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the mask material 16 is deposited at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element by a conventionally known thin film forming technique such as plasma CVD. it can.

【0254】SiOマスク材料16はTiN上側バリ
ア層24、Cu配線取材層14及びTiN下側バリア層
12をそれぞれ配線形状にエッチング加工するためのエ
ッチングマスク20となるものであるから、マスク材料
16の厚さ従ってエッチングマスク20の厚さTを次
式を満足するように定めるのが好ましい。
Since the SiO 2 mask material 16 serves as an etching mask 20 for etching the TiN upper barrier layer 24, the Cu wiring material layer 14 and the TiN lower barrier layer 12 into wiring shapes, the mask material 16 is used. Therefore, the thickness T E of the etching mask 20 is preferably determined so as to satisfy the following equation.

【0255】T>[エッチングマスク20のエッチン
グレート]×{[上側バリア層24の厚さ]/[上側バ
リア層24のエッチングレート]+[配線主材層14の
厚さ]/[配線主材層14のエッチングレート]+[下
側バリア層12 の厚さ]/[下側バリア層12のエッ
チングレート]} 次いでSiOマスク材料16上にレジストを厚さ1μ
mに塗布し、然る後、レジストを露光及び現像してレジ
ストパターン18を形成する(図11(B))。レジス
トパターン18の平面形状は配線形状となっている。
T E > [etching rate of etching mask 20] × {[thickness of upper barrier layer 24] / [etching rate of upper barrier layer 24] + [thickness of wiring main material layer 14] / [wiring main Material layer 14 etching rate] + [thickness of lower barrier layer 12] / [etching rate of lower barrier layer 12]} Next, a resist having a thickness of 1 μ is formed on the SiO 2 mask material 16.
Then, the resist is exposed and developed to form a resist pattern 18 (FIG. 11B). The planar shape of the resist pattern 18 is a wiring shape.

【0256】次いで従来周知のドライエッチング技術こ
こでは反応性イオンエッチング(RIE:Reacti
ve Ion Etching)法により、レジストパ
ターン18を介してSiOマスク材料16を配線形状
にエッチング加工し、この材料16から成るSiO
ッチングマスク20を形成する(図11(C))。
Next, a heretofore known dry etching technique, here reactive ion etching (RIE: Reacti)
ve Ion Etching) method, the SiO 2 mask material 16 is etched into a wiring shape through the resist pattern 18 to form a SiO 2 etching mask 20 made of this material 16 (FIG. 11C).

【0257】SiOエッチングマスク20を形成する
際、SiOマスク材料16はエッチングするがTiN
上側バリア層24はエッチングしないように、エッチン
グ条件を選択するのが好ましい。例えば、反応性イオン
エッチングの場合には、反応性エッチングガスをCHF
及びOの混合ガスとして、エッチングを行なうこと
により、TiN上側バリア層24をエッチングしないよ
うにSiOマスク材料16をエッチングできる。
When the SiO 2 etching mask 20 is formed, the SiO 2 mask material 16 is etched but TiN is used.
The etching conditions are preferably selected so that the upper barrier layer 24 is not etched. For example, in the case of reactive ion etching, the reactive etching gas is CHF.
By performing etching using a mixed gas of 3 and O 2 , the SiO 2 mask material 16 can be etched without etching the TiN upper barrier layer 24.

【0258】また下地10に半導体素子を形成している
場合でも、従来周知のエッチング技術例えば反応性イオ
ンエッチング法により、半導体素子の電気的特性を劣化
させない程度に低い温度で、エッチングマスク20を形
成できる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the etching mask 20 is formed by a well-known etching technique such as a reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. it can.

【0259】次いでレジストパターン18を、Oプラ
ズマを用いたアッシング処理により、除去する(図12
(A))。
Next, the resist pattern 18 is removed by ashing treatment using O 2 plasma (FIG. 12).
(A)).

【0260】(3:反応性イオンエッチング法により、
配線主材層を配線形状にエッチング加工しながら、配線
主材層のエッチング加工側壁面に、主としてエッチング
マスクと反応性エッチングガスとの反応生成物より成る
側壁バリア層を堆積させる工程)次にこの実施例では、
SiCl、Cl、N及びOの混合ガスを反応性
エッチングガスに用いた反応性イオンエッチング法によ
り、SiOエッチングマスク20を介してTiN上側
バリア層24、Cu配線主材層14及びTiN下側バリ
ア層12を順次にエッチングし、これらバリア層24、
主材層14及びバリア層12を配線形状に加工する。こ
のエッチングの過程で、SiCl、Cl、N及び
の混合ガスである反応性エッチングガスと、SiO
エッチングマスク20との反応生成物SiONが、S
iOエッチングマスク20の側壁面20aと、TiN
上側バリア層24のエッチング加工側壁面24aと、C
u配線主材層14のエッチング加工側壁面14aと、下
側バリア層12のエッチング加工側壁面12aとに堆積
し、従ってこの反応生成物から成るSiON側壁バリア
層22を、これら側壁面20a、24a、14a及び1
2aに自己整合的に堆積できる。従って配線形状に加工
され、TiN下側バリア層12、TiN上側バリア層2
4及びSiON側壁バリア層22で覆われたCu配線主
材層14を得ることができる(図12(B))。
(3: By the reactive ion etching method,
While etching the wiring main material layer into a wiring shape, a sidewall barrier layer mainly composed of a reaction product of an etching mask and a reactive etching gas is deposited on the etching-processed sidewall surface of the wiring main material layer. In the example,
By a reactive ion etching method using a mixed gas of SiCl 4 , Cl 2 , N 2 and O 2 as a reactive etching gas, the TiN upper barrier layer 24, the Cu wiring main material layer 14 and the Cu wiring main material layer 14 are formed through the SiO 2 etching mask 20. The TiN lower barrier layer 12 is sequentially etched to remove these barrier layers 24,
The main material layer 14 and the barrier layer 12 are processed into a wiring shape. During this etching process, a reactive etching gas, which is a mixed gas of SiCl 4 , Cl 2 , N 2 and O 2 , and SiO
2 The reaction product SiON with the etching mask 20 is S
The sidewall surface 20a of the io 2 etching mask 20 and TiN
An etching-processed sidewall surface 24a of the upper barrier layer 24, and C
The SiON side wall barrier layer 22 which is deposited on the etched side wall surface 14a of the u wiring main material layer 14 and the etched side wall surface 12a of the lower barrier layer 12 and therefore is formed by this reaction product is formed on the side wall surfaces 20a and 24a. , 14a and 1
2a can be deposited in a self-aligned manner. Accordingly, the TiN lower barrier layer 12 and the TiN upper barrier layer 2 are processed into a wiring shape.
4 and the Cu wiring main material layer 14 covered with the SiON side wall barrier layer 22 can be obtained (FIG. 12B).

【0261】下地10に半導体素子を形成している場合
でも、反応性イオンエッチング法により、半導体素子の
電気的特性を劣化させない程度に低い温度で、TiN上
側バリア層24、Cu配線主材層14、TiN下側バリ
ア層12をエッチング加工しかつSiON側壁バリア層
22を堆積させることができる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the TiN upper barrier layer 24 and the Cu wiring main material layer 14 are formed by the reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. , TiN lower barrier layer 12 can be etched and a SiON sidewall barrier layer 22 can be deposited.

【0262】エッチング条件は、例えば次のように設定
すれば良い。エッチング装置としてマグネトロン反応性
イオンエッチング装置を用い、反応性エッチングガスが
含むSiCl、Cl、N及びOのガス流量をそ
れぞれ20SCCM、10SCCM、120SCCM及
び5SCCM、エッチングガス圧を35mTorr、R
F電力を500Wとする。エッチング時の下地温度はC
u配線主材層14のエッチングに適した温度250〜4
00℃ここでは300℃とする。以下、ここに例示した
エッチング条件を、エッチング条件ハと表す。
The etching conditions may be set as follows, for example. Using a magnetron reactive ion etching device as an etching device, the gas flow rates of SiCl 4 , Cl 2 , N 2 and O 2 contained in the reactive etching gas are 20 SCCM, 10 SCCM, 120 SCCM and 5 SCCM, respectively, and the etching gas pressure is 35 mTorr, R
F power is set to 500W. Base temperature during etching is C
Temperature suitable for etching u wiring main material layer 14
00 ° C. Here, it is set to 300 ° C. Hereinafter, the etching conditions exemplified here will be referred to as etching conditions C.

【0263】下地温度を種々に変化させるほかは、上述
のエッチング条件ハで、エッチングを行なった場合の、
下地温度とCuのエッチングレートとの関係を、図13
に示す。図13の横軸に下地温度[℃]及び縦軸にCu
のエッチングレート[nm/min]を取って示す。実
験で測定して得た値を、白丸でプロットして示す。
In addition to variously changing the base temperature, when the etching is performed under the above-mentioned etching condition C,
FIG. 13 shows the relationship between the base temperature and the etching rate of Cu.
Shown in In FIG. 13, the horizontal axis represents the substrate temperature [° C.] and the vertical axis represents Cu.
The etching rate [nm / min] is shown. The values obtained by measurement in the experiment are shown by plotting with white circles.

【0264】図13からも理解できるように、下地温度
が230〜300℃の範囲では下地温度の増加とともに
Cuのエッチングレートは増加してゆき、下地温度が3
00℃を越えるとCuのエッチングレートがほぼ飽和す
る(エッチングレートがほぼ一定になる)。下地10に
形成してある半導体素子の特性劣化を防止しつつ、Cu
のエッチングレートを高めるためには、下地温度を低く
設定するのが好ましく、従ってエッチングレートの飽和
が始まるほぼ300℃程度に下地温度を定めるのが良い
ことがわかる。
As can be understood from FIG. 13, in the range of the base temperature of 230 to 300 ° C., the etching rate of Cu increases with the increase of the base temperature, and the base temperature becomes 3%.
When the temperature exceeds 00 ° C., the etching rate of Cu is almost saturated (the etching rate becomes almost constant). While preventing the characteristic deterioration of the semiconductor element formed on the underlayer 10, Cu
In order to increase the etching rate, it is preferable to set the base temperature low, and it is therefore preferable to set the base temperature at about 300 ° C. at which saturation of the etching rate begins.

【0265】またエッチングガスが含むSi元素、Cl
元素及びN元素であって0℃及び1気圧においてエツチ
ング装置のエッチング室内に単位時間当りに供給される
Si元素の総個数、Cl元素の総個数、N元素の総個
数、O元素の総個数をそれぞれ、[Si]、[Cl]、
[N]及び[O]と表せば、SiON側壁バリア層22
の堆積時におけるCu配線主材層14のサイドエッチン
グ量を、比[N]/[Cl]の大きさに応じて制御で
き、側壁バリア層22の厚さを、比[Si]/[Cl]
の大きさに応じて制御でき、また配線主材層14の酸化
を、比[O]/[N]の大きさに応じて制御できる。
Further, Si element contained in the etching gas, Cl
The total number of Si elements, the total number of Cl elements, the total number of N elements, and the total number of O elements which are elements and N elements and are supplied per unit time into the etching chamber of the etching apparatus at 0 ° C. and 1 atm. [Si], [Cl],
When expressed as [N] and [O], the SiON sidewall barrier layer 22
The side etching amount of the Cu wiring main material layer 14 at the time of depositing can be controlled according to the size of the ratio [N] / [Cl], and the thickness of the sidewall barrier layer 22 can be controlled by the ratio [Si] / [Cl].
Of the wiring main material layer 14 and the oxidation of the wiring main material layer 14 can be controlled according to the size of the ratio [O] / [N].

【0266】エッチングガスをSiCl、Cl、N
及びOの混合ガスとし、側壁バリア層22を堆積さ
せるためのエッチング時におけるSiCl、Cl
及びOのガス流量をそれぞれ、20SCCM、1
0SCCM及び120SCCM及び5SCCMとした場
合、[Si]、[Cl]、[N]及び[O]は次のよう
になる。
The etching gas is SiCl 4 , Cl 2 , N
2 and O 2 as a mixed gas, and SiCl 4 , Cl 2 at the time of etching for depositing the sidewall barrier layer 22,
The gas flow rates of N 2 and O 2 are 20 SCCM and 1 respectively.
With 0 SCCM, 120 SCCM and 5 SCCM, [Si], [Cl], [N] and [O] are as follows.

【0267】0℃、1気圧において単位体積当たり(こ
こでは1000cc当たり)のSiClが含むSi元
素の個数及びCl元素の個数は、アボガドロ数6.02
×1023(mol−1)を使って、Si元素について
6.02×1023×1=6.02×1023個、Cl
元素について6.02×1023×4=2.408×1
24個になる。同様に、0℃、1気圧において単位体
積当たりのClが含むCl元素の個数は6.02×1
23×2=1.204×1024個、0℃、1気圧に
おいて単位体積当たりのNが含むN元素の個数は6.
02×1023×2=1.204×1024個、さらに
0℃、1気圧において単位体積当たりのOが含むO元
素の個数は6.02×1023×2=1.204×10
24個になる。
The number of Si elements and the number of Cl elements contained in SiCl 4 per unit volume (here, per 1000 cc) at 0 ° C. and 1 atmosphere are Avogadro's number 6.02.
Using x10 23 (mol −1 ), 6.02 × 10 23 x1 = 6.02 × 10 23 pieces of Si element, Cl
Regarding the element 6.02 × 10 23 × 4 = 2.408 × 1
It becomes 0 24 . Similarly, at 0 ° C. and 1 atm, the number of Cl elements contained in Cl 2 per unit volume is 6.02 × 1.
0 23 × 2 = 1.204 × 10 24 pieces, 0 ° C., the number of N elements N 2 contains per unit volume in 1 atm 6.
02 × 10 23 × 2 = 1.204 × 10 24 , and the number of O elements contained in O 2 per unit volume at 0 ° C. and 1 atmosphere is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.204 × 10.
It will be 24 .

【0268】従ってSiClのガス流量;20SCC
M、Clのガス流量;10SCCM、Nのガス流
量;120SCCM、Oのガス流量;5SCCMのと
き0℃、1気圧において単位時間当たり(ここでは1分
当たり)にエッチング室内に流れ込む各元素の個数は、
[Si]=6.02×1023×(20/1000)=
1.2×1022個、[Cl]=2.408×1024
×(20/1000)+1.204×1024×(10
/1000)=6.02×1022個、[N]=1.2
04×1024×(120/1000)=1.44×1
23個、さらに[O]=1.204×1024×(5
/1000)=6.02×1023個になる。エッチン
グガスをSiCl、Cl、N及びOの混合ガス
としているので、これらSiCl、Cl、N及び
のガス流量をそれぞれ任意好適に調整することによ
り、比[N]/[Cl]と比[Si]/[Cl]とをそ
れぞれ独立に制御できる。
Therefore, the gas flow rate of SiCl 4 is 20 SCC.
M, Cl 2 gas flow rate; 10 SCCM, N 2 gas flow rate; 120 SCCM, O 2 gas flow rate; 5 SCCM, each element flowing into the etching chamber per unit time (here 1 minute) at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure. The number of
[Si] = 6.02 × 10 23 × (20/1000) =
1.2 × 10 22 pieces, [Cl] = 2.408 × 10 24
× (20/1000) + 1.204 × 10 24 × (10
/1000)=6.02×10 22 pieces, [N] = 1.2
04 × 10 24 × (120/1000) = 1.44 × 1
0 23 , and further [O] = 1.204 × 10 24 × (5
/1000)=6.02×10 23 . Since the etching gas is a mixed gas of SiCl 4, Cl 2, N 2 and O 2, by adjusting any suitably These SiCl 4, Cl 2, N 2 and O 2 gas flow rate, respectively, the ratio [N] / [Cl] and the ratio [Si] / [Cl] can be controlled independently.

【0269】図14は比[N]/[Cl]と配線主材層
のサイドエッチング量との関係を示す図である。同図に
あっては、上述した実施例と同様にして下地10上にT
iN下側バリア層12、Cu配線主材層14及びTiN
上側バリア層24を積層し、さらにTiN上側バリア層
24上にSiOエッチングマスクを形成する。そして
反応性イオンエッチング法により、SiOエッチング
マスクを介しTiN上側バリア層24をエッチングした
場合の、Cu配線主材層14のサイドエッチング量を実
験的に調べる。このエッチングの際、エッチングガスが
含む窒素系ガスNのガス流量を変化させて[N]/
[Cl]を種々に変化させるほかは、上述したエッチン
グ条件ハと同様にして実験を行ない、その実験結果を、
図の横軸に比[N]/[Cl]及び縦軸にサイドエッチ
ング量[μm]を取って、示した。実験で測定して得た
値を、白丸でプロットして示す。尚、この実験では、S
iOエッチングマスクを介しTiN上側バリア層24
をエッチングするので、側壁バリア層22は実質的に生
成されない。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the ratio [N] / [Cl] and the side etching amount of the wiring main material layer. In the figure, as in the above-described embodiment, T is formed on the underlayer 10.
iN lower barrier layer 12, Cu wiring main material layer 14 and TiN
The upper barrier layer 24 is laminated, and a SiO 2 etching mask is further formed on the TiN upper barrier layer 24. Then, the amount of side etching of the Cu wiring main material layer 14 when the TiN upper barrier layer 24 is etched through the SiO 2 etching mask by the reactive ion etching method is experimentally examined. During this etching, the gas flow rate of the nitrogen-based gas N 2 contained in the etching gas is changed to [N] /
An experiment was conducted in the same manner as the above etching condition c except that [Cl] was changed variously, and the experiment result was
The horizontal axis of the figure shows the ratio [N] / [Cl], and the vertical axis shows the side etching amount [μm]. The values obtained by measurement in the experiment are shown by plotting with white circles. In this experiment, S
TiN upper barrier layer 24 through the SiO 2 etching mask
The sidewall barrier layer 22 is substantially not formed.

【0270】図14からも理解できるように、比[N]
/[Cl]の増加とともに、Cu配線主材層14のサイ
ドエッチング量が減少し、[N]/[Cl]がほぼ2を
越えるとサイドエッチング量がほぼ零すなわちCu配線
主材層14のサイドエッチングが無くなることが理解で
きる。
As can be understood from FIG. 14, the ratio [N]
/ [Cl] increases, the side etching amount of the Cu wiring main material layer 14 decreases, and when [N] / [Cl] exceeds about 2, the side etching amount is almost zero, that is, the side of the Cu wiring main material layer 14 It can be seen that the etching is gone.

【0271】従ってCu配線主材層14のサイドエッチ
ングを防止するためには、[N]/[Cl]>2すなわ
ち0.5>[Cl]/[N]>0とするのが好ましいこ
とがわかる。
Therefore, in order to prevent side etching of the Cu wiring main material layer 14, it is preferable that [N] / [Cl]> 2, that is, 0.5> [Cl] / [N]> 0. Recognize.

【0272】このように比[N]/[Cl]或は[C
l]/[N]を制御することによりCu配線主材層14
のサイドエッチングを防止でき、しかも側壁バリア層2
2の堆積箇所では側壁バリア層22のエッチングの進行
が停止するので、Cu配線主材層14のオーバーエッチ
ングを防止し或はそのオーバーエッチング量を少なくで
き従ってCu配線主材層14を支障なく配線形状に加工
できる。
Thus, the ratio [N] / [Cl] or [C]
Cu wiring main material layer 14 by controlling 1] / [N]
Side etching can be prevented, and the side wall barrier layer 2
Since the etching of the side wall barrier layer 22 is stopped at the deposition position of 2, the overetching of the Cu wiring main material layer 14 can be prevented or the amount of the overetching can be reduced, so that the Cu wiring main material layer 14 can be wired without trouble. Can be processed into a shape.

【0273】図15は比[Si]/[Cl]と側壁バリ
ア層の厚さとの関係を示す図である。同図にあっては、
上述した実施例と同様にして、下地10上にTiN下側
バリア層12、Cu配線主材層14及びTiN上側バリ
ア層24を積層し、然る後、SiOエッチングマスク
20を形成する。そして反応性イオンエッチング法によ
り、TiNエッチングマスク20を介し上側バリア層2
4、配線主材層14及び下側バリア層12をエッチング
した場合の、SiON側壁バリア層22の厚さを実験的
に調べる。[Si]/[Cl]を種々に変化させるほか
は、上述したエッチング条件ハと同様にして実験を行な
った場合の、実験結果を、黒塗り四角でプロットして示
す。図の横軸に比[Si]/[Cl]及び縦軸に側壁バ
リア層22の厚さ(下地面に沿う方向における厚さ)
[nm]を取って示す。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the ratio [Si] / [Cl] and the thickness of the sidewall barrier layer. In the figure,
Similar to the above-described embodiment, the TiN lower barrier layer 12, the Cu wiring main material layer 14 and the TiN upper barrier layer 24 are laminated on the underlayer 10, and then the SiO 2 etching mask 20 is formed. Then, the upper barrier layer 2 is formed through the TiN etching mask 20 by the reactive ion etching method.
4. The thickness of the SiON side wall barrier layer 22 when the wiring main material layer 14 and the lower barrier layer 12 are etched is experimentally examined. The experimental results when the experiment is performed in the same manner as the etching condition c described above except that [Si] / [Cl] is variously changed are shown by plotting with a black square. The ratio [Si] / [Cl] is plotted on the horizontal axis and the thickness of the sidewall barrier layer 22 is plotted on the vertical axis (thickness in the direction along the underlying surface).
[Nm] is shown.

【0274】図15からも理解できるように、[Si]
/[Cl]をほぼ0.2とすることにより、側壁バリア
層22の厚さをほぼ70nmとできる。この厚さはCu
配線主材層14の酸化及びCuの拡散を防止するのに充
分な厚さである。
As can be understood from FIG. 15, [Si]
By setting / [Cl] to about 0.2, the thickness of the sidewall barrier layer 22 can be set to about 70 nm. This thickness is Cu
The thickness is sufficient to prevent oxidation of the wiring main material layer 14 and diffusion of Cu.

【0275】また配線主材層14の酸化を防止するた
め、[O]/[N]<0.1とするのが好適である。
[O]/[N]≧0.1では配線主材層14の酸化によ
り、配線主材層14の抵抗が高くなる。しかしながら
[O]/[N]<0.1とすることにより、配線主材層
14の酸化を、実用上望ましい配線抵抗が得られる程度
に抑制できる。
Further, in order to prevent the main wiring material layer 14 from being oxidized, it is preferable that [O] / [N] <0.1.
When [O] / [N] ≧ 0.1, the resistance of the wiring main material layer 14 increases due to the oxidation of the wiring main material layer 14. However, by setting [O] / [N] <0.1, the oxidation of the wiring main material layer 14 can be suppressed to such an extent that a wiring resistance practically desired can be obtained.

【0276】この実施例によれば、次のような利点が得
られる。
According to this embodiment, the following advantages can be obtained.

【0277】第一に、下地10に半導体素子が形成され
ている場合でも、半導体素子の特性劣化を招かない程度
に低い温度で、Cu配線主材層14を配線形状に加工し
かつCu配線主材層14を下側バリア層12、上側バリ
ア層24及び側壁バリア層22で覆うことができる。
First, even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape and the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape at a temperature low enough not to deteriorate the characteristics of the semiconductor element. The material layer 14 can be covered with the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22.

【0278】第二に、上側バリア層24、配線取材層1
4及び下側バリア層12を配線形状にエッチングする際
に、エッチング過程で生じたエッチング加工側壁面に順
次に側壁バリア層22が堆積してゆく。従って配線取材
層14と上側バリア層24及び下側バリア層12との間
に、熱応力が作用したとしても、これらバリア層24、
12が熱応力で配線取材層14から剥離するのを、防止
できる。
Second, the upper barrier layer 24, the wiring material layer 1
4 and the lower barrier layer 12 are etched into a wiring shape, the sidewall barrier layer 22 is sequentially deposited on the etched sidewall surface generated in the etching process. Therefore, even if thermal stress acts between the wiring gathering layer 14 and the upper barrier layer 24 and the lower barrier layer 12, these barrier layers 24,
It can prevent that 12 peels from the wiring gathering layer 14 by thermal stress.

【0279】第三に、エッチングガスは酸素系ガスO
を含むので、SiON側壁バリア層22堆積時のエッチ
ング過程における酸素系ガスOの流量を調整すること
により、SiON側壁バリア層22の酸素含有率を制御
できる。SiON側壁バリア層22の酸素含有率を制御
することにより、Cu拡散抑止効果を高めることができ
る。
Thirdly, the etching gas is an oxygen-based gas O 2
Therefore, the oxygen content of the SiON sidewall barrier layer 22 can be controlled by adjusting the flow rate of the oxygen-based gas O 2 in the etching process during the deposition of the SiON sidewall barrier layer 22. By controlling the oxygen content of the SiON sidewall barrier layer 22, the Cu diffusion suppressing effect can be enhanced.

【0280】請求項21の発明は上述した実施例にのみ
限定されるものではなく、従って種々の変形を行なうこ
とができる。
The twenty-first aspect of the invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications can be made.

【0281】例えば(4−A)主原料ガスとしてSiC
を用いた場合には、エッチングマスクとしてSiO
、SiN及びSiONのなかから選択した1種の膜か
ら成る単層膜又は複数種の膜から成る多層膜を用いても
良い。
For example, (4-A) SiC as the main source gas
When l 4 is used, SiO is used as an etching mask.
2 , a single layer film composed of one kind of film selected from SiN and SiON or a multilayer film composed of plural kinds of films may be used.

【0282】また(4−B)主原料ガスとして、Ti塩
化物及びZr塩化物の一方又は双方を用いることができ
る。Ti塩化物としてはTiCl、またZr塩化物と
してはZrClを用いるのが好適である。この場合、
エッチングマスクとして、Ti膜、Zr膜、Ti及びZ
rの一方を含む化合物膜、及び、Ti及びZrの双方を
含む化合物膜のなかから選択した一種の膜から成る単層
膜、又は、複数種の膜から成る多層膜を用いることがで
きる。Ti及びZrの一方を含む化合物膜としては、T
iN、TiON、ZrN又はZrON、Ti及びZrの
双方を含む化合物膜としては、TiZr、TiZrN又
はTiZrONを用いるのが好適である。
As (4-B) main raw material gas, one or both of Ti chloride and Zr chloride can be used. It is preferable to use TiCl 4 as the Ti chloride and ZrCl 4 as the Zr chloride. in this case,
As an etching mask, Ti film, Zr film, Ti and Z
A single-layer film made of one kind of film selected from a compound film containing one of r and a compound film containing both Ti and Zr, or a multilayer film made of a plurality of kinds of films can be used. As the compound film containing one of Ti and Zr, T
It is preferable to use TiZr, TiZrN or TiZrON as the compound film containing both iN, TiON, ZrN or ZrON, Ti and Zr.

【0283】また(4−C)Ti、Zr、TiN、Ti
ON、ZrN、ZrON、TiZr、TiZrN及びT
iZrONは、導電性を有する、Cuの熱膨張係数に近
い熱膨張係数を有する、Cu、W、Ta、Alそのほか
の配線主材層構成元素に対し拡散抑止効果や酸化防止効
果を有するといった利点を有する。従って下側バリア層
としてTi、Zr、TiN、TiON、ZrN、ZrO
N、TiZr、TiZrN或はTiZrONを形成し、
上側バリア層としてTi、Zr、TiN、TiON、Z
rN、ZrON、TiZr、TiZrN或はTiZrO
Nを形成し、側壁バリア層としてTiON、ZrON、
或はTiZrONを形成するのが好ましい。また配線主
材層として、Cu、W、Ta、Al或はその他を用いる
こともできる。
Further, (4-C) Ti, Zr, TiN, Ti
ON, ZrN, ZrON, TiZr, TiZrN and T
iZrON has advantages of having conductivity, having a coefficient of thermal expansion close to that of Cu, and having an effect of suppressing diffusion and an effect of preventing oxidation of Cu, W, Ta, Al and other elements constituting the wiring main material layer. Have. Therefore, Ti, Zr, TiN, TiON, ZrN, ZrO is used as the lower barrier layer.
Forming N, TiZr, TiZrN or TiZrON,
Ti, Zr, TiN, TiON, Z as the upper barrier layer
rN, ZrON, TiZr, TiZrN or TiZrO
N is formed and TiON, ZrON, and
Alternatively, it is preferable to form TiZrON. Further, Cu, W, Ta, Al, or others can be used as the wiring main material layer.

【0284】また(4−D)酸素系ガスとしてO及び
の一方又は双方を用いることができる。
One or both of O 2 and O 3 can be used as the (4-D) oxygen-based gas.

【0285】また(4−E)窒素系ガスとして、N
びNOの一方又は双方を用いることができる。或は窒
素系ガスとして、NHを含ませても良い。NHを含
ませた場合、NHの作用により、側壁バリア層の塩素
含有率を低減できるので、塩素による配線主材層の腐食
を生じにくくすることができる。
As the (4-E) nitrogen-based gas, one or both of N 2 and N 2 O can be used. Alternatively, NH 3 may be included as the nitrogen-based gas. When NH 3 is contained, the chlorine content of the sidewall barrier layer can be reduced by the action of NH 3 , so that corrosion of the wiring main material layer due to chlorine can be made less likely to occur.

【0286】[請求項10の発明の実施例]この実施例
では、主原料ガスとしてTiCl、塩素系ガスとして
Cl、窒素系ガスとしてN及び酸素系ガスとしてO
を用い、反応性エッチングガスを、これらTiC
、Cl、N及びOの混合ガスとする。従って
主原料ガスは側壁バリア構成元素となるTiを含む塩化
物である。またエッチングマスクとしてTiNから成る
単層膜を用いる。従ってエッチングマスクは側壁バリア
構成元素としてTiを含む膜である。
[Embodiment of the Invention of Claim 10] In this embodiment, TiCl 4 as a main raw material gas, Cl 2 as a chlorine-based gas, N 2 as a nitrogen-based gas and O as an oxygen-based gas.
2 using a reactive etching gas of TiC
It is a mixed gas of l 4 , Cl 2 , N 2 and O 2 . Therefore, the main source gas is a chloride containing Ti which is a constituent element of the sidewall barrier. A single layer film made of TiN is used as an etching mask. Therefore, the etching mask is a film containing Ti as a sidewall barrier constituent element.

【0287】(1:下地上に順次に下側バリア層及び配
線主材層を積層する工程)まずこの実施例では、半導体
素子が形成されたSi基板と半導体素子上に形成された
SiO膜とから成る下地10を用意し、この下地10
上に順次に、スパッタ法により、厚さ0.1μm程度の
TiN下側バリア層12及び厚さ0.6μm程度のCu
配線主材層14を積層する(図1(A)〜図1
(B))。
(1: Step of Laminating Lower Barrier Layer and Wiring Main Material Layer Sequentially on Underlayer) In this embodiment, first, a Si substrate on which a semiconductor element is formed and a SiO 2 film formed on the semiconductor element are formed. Prepare a base 10 consisting of and
The TiN lower barrier layer 12 having a thickness of about 0.1 μm and Cu having a thickness of about 0.6 μm are sequentially deposited on the upper side by a sputtering method.
The wiring main material layer 14 is laminated (FIG. 1 (A) to FIG. 1).
(B)).

【0288】例えば、Ar及びNの混合ガスを雰囲気
ガス(スパッタガス)に用い雰囲気ガス圧を5mTor
rとしたDCスパッタ法により、TiN下側バリア層1
2を積層する。またArを雰囲気ガスに用いたスパッタ
法により、Cu配線主材層14を積層する。
For example, a mixed gas of Ar and N 2 is used as an atmospheric gas (sputtering gas) and the atmospheric gas pressure is 5 mTorr.
By the DC sputtering method with r, the TiN lower barrier layer 1
Stack two. Further, the Cu wiring main material layer 14 is laminated by a sputtering method using Ar as an atmospheric gas.

【0289】(2:配線主材層上に上側バリア層を兼ね
るエッチングマスクを形成する工程)次にこの実施例で
は、Cu配線主材層14上に、スパッタ法により、厚さ
1.0μm程度のTiNマスク材料16を積層する(図
1(C))。
(2: Step of forming an etching mask which also functions as an upper barrier layer on the wiring main material layer) Next, in this embodiment, a thickness of about 1.0 μm is formed on the Cu wiring main material layer 14 by the sputtering method. The TiN mask material 16 is laminated (FIG. 1C).

【0290】下地10に半導体素子例えばMOSFET
を形成している場合でも、従来周知の薄膜形成技術例え
ばスパッタ法によれば、半導体素子の電気的特性を劣化
させない程度に低い温度で、TiN下側バリア層12、
Cu配線主材層14及びTiNマスク材料16を積層で
きる。
A semiconductor element such as MOSFET is formed on the base 10.
Even when the TiN lower barrier layer 12 is formed, according to a conventionally known thin film forming technique such as a sputtering method, the TiN lower barrier layer 12 is formed at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element.
The Cu wiring main material layer 14 and the TiN mask material 16 can be laminated.

【0291】尚、TiN下側バリア層12及びTiNマ
スク材料16を、Ti1−X(0.5≦X≦1、例
えばX=0.5)とすることができる。
The TiN lower barrier layer 12 and the TiN mask material 16 may be made of Ti X N 1-X (0.5 ≦ X ≦ 1, for example X = 0.5).

【0292】次いでTiNマスク材料16上にレジスト
を厚さ1μmに塗布し、然る後、レジストを露光及び現
像してレジストパターン18を形成する(図2
(A))。レジストバターン18の平面形状は配線形状
となっている。
Next, a resist is applied to the TiN mask material 16 to a thickness of 1 μm, and then the resist is exposed and developed to form a resist pattern 18 (FIG. 2).
(A)). The planar shape of the resist pattern 18 is a wiring shape.

【0293】次いで従来周知のドライエッチング技術こ
こでは反応性イオンエッチング(RIE:Reacti
ve Ion Etching)法により、レジストパ
ターン18を介してTiNマスク材料16を配線形状に
エッチング加工し、この材料16から成るTiNエッチ
ングマスク20を形成する(図2(B))。TiNエッ
チングマスク20は上側バリア層を兼ねており、後述す
る側壁バリア層の堆積終了後にCu配線主材層14上に
残存する部分が上側バリア層として機能する。
Next, a conventionally known dry etching technique, reactive ion etching (RIE: Reacti) is used here.
The TiN mask material 16 is etched into a wiring shape through the resist pattern 18 by a ve Ion Etching) method to form a TiN etching mask 20 made of this material 16 (FIG. 2B). The TiN etching mask 20 also serves as the upper barrier layer, and the portion remaining on the Cu wiring main material layer 14 after the deposition of the sidewall barrier layer described later functions as the upper barrier layer.

【0294】TiNエッチンゲマスク20を形成する
際、TiNマスク材料16はエッチングするがCu配線
主材層14はエッチングしないように、エッチング条件
を選択するのが好ましい。例えば、反応性イオンエッチ
ングの場合には、反応性エッチングガスをCl及び下
地温度を室温として、エッチングを行なうことにより、
Cu配線主材層14をエッチングしないようにTiNマ
スク材料16をエッチングできる。
When forming the TiN etching mask 20, it is preferable to select etching conditions so that the TiN mask material 16 is etched but the Cu wiring main material layer 14 is not etched. For example, in the case of reactive ion etching, the etching is performed with Cl 2 as the reactive etching gas and room temperature as the base temperature,
The TiN mask material 16 can be etched so as not to etch the Cu wiring main material layer 14.

【0295】また下地10に半導体素子を形成している
場合でも、従来周知のエッチング技術例えば反応性イオ
ンエッチング法により、半導体素子の電気的特性を劣化
させない程度に低い温度で、エッチングマスク20を形
成できる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the etching mask 20 is formed by a well-known etching technique such as a reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. it can.

【0296】次いでレジストパターン18を、Oプラ
ズマを用いたアッシング処理により、除去する(図3
(A))。
Next, the resist pattern 18 is removed by ashing treatment using O 2 plasma (FIG. 3).
(A)).

【0297】(3:反応性イオンエッチング法により、
配線主材層を配線形状にエッチング加工しながら、配線
主材層のエッチング加工側壁面に、主としてエッチング
マスクと反応性エッチングガスとの反応生成物より成る
側壁バリア層を堆積させる工程)次にこの実施例では、
TiCl、Cl、N及びOの混合ガスを反応性
エッチングガスに用いた反応性イオンエッチング法によ
り、TiNエッチングマスク20を介してCu配線主材
層14及びTiN下側バリア層12を順次にエッチング
し、これら主材層14及びバリア層12を配線形状に加
工する。このエッチングの過程で、TiCl、C
、N及びOの混合ガスである反応性エッチング
ガスと、TiNエッチングマスク20との反応生成物T
iONが、TiNエッチングマスク20の側壁面20a
と、Cu配線主材層14のエッチング加工側壁面14a
と、下側バリア層12のエッチング加工側壁面12aと
に堆積し、従ってこの反応生成物から成るTiON側壁
バリア層22を、これら側壁面20a、14a及び12
aに自己整合的に堆積できる。またTiN下側バリア層
12のエッチング加工終了後、Cu配線主材層14上に
残存するTiNエッチングマスク20がTiN上側バリ
ア層24として機能する。従って配線形状に加工され、
TiN下側バリア層12、TiNバリア層24及びTi
ON側壁バリア層22で覆われたCu配線主材層14を
得ることができる(図3(B))。
(3: By the reactive ion etching method,
While etching the wiring main material layer into a wiring shape, a sidewall barrier layer mainly composed of a reaction product of an etching mask and a reactive etching gas is deposited on the etching-processed sidewall surface of the wiring main material layer. In the example,
The Cu wiring main material layer 14 and the TiN lower barrier layer 12 are formed through the TiN etching mask 20 by a reactive ion etching method using a mixed gas of TiCl 4 , Cl 2 , N 2 and O 2 as a reactive etching gas. By sequentially etching, the main material layer 14 and the barrier layer 12 are processed into a wiring shape. During this etching process, TiCl 4 , C
The reaction product T of the reactive etching gas, which is a mixed gas of l 2 , N 2 and O 2 , and the TiN etching mask 20.
iON is the side wall surface 20a of the TiN etching mask 20.
And the side wall surface 14a of the Cu wiring main material layer 14 which is etched
And the TiON side wall barrier layer 22 formed on the etching-processed side wall surface 12a of the lower barrier layer 12 and formed of this reaction product.
It can be deposited in a in a self-aligned manner. Further, after the etching process of the TiN lower barrier layer 12 is completed, the TiN etching mask 20 remaining on the Cu wiring main material layer 14 functions as the TiN upper barrier layer 24. Therefore, it is processed into a wiring shape,
TiN lower barrier layer 12, TiN barrier layer 24 and Ti
The Cu wiring main material layer 14 covered with the ON sidewall barrier layer 22 can be obtained (FIG. 3B).

【0298】下地10に半導体素子を形成している場合
でも、反応性イオンエッチング法により、半導体素子の
電気的特性を劣化させない程度に低い温度で、Cu配線
主材層14、TiN下側バリア層12をエッチングしか
つTiN側壁バリア層22を堆積させることができる。
Even when the semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 and the TiN lower barrier layer are formed by the reactive ion etching method at a temperature low enough not to deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor element. 12 can be etched and a TiN sidewall barrier layer 22 can be deposited.

【0299】この実施例のエッチング機構は請求項21
の実施例と同様に考えることができので、エッチング条
件は、例えば次のように設定すれば良い。エッチング装
置としてマグネトロン反応性イオンエッチング装置を用
い、反応性エッチングガスが含むTiCl、Cl
及びOのガス流量をそれぞれ20SCCM、10
SCCM、120SCCM及び5SCCM、エッチング
ガス圧を35mTorr、RF電力を500Wとする。
エッチング時の下地温度はCu配線主材層14のエッチ
ングに適した温度250〜400℃ここでは300℃と
する。
[0299] The etching mechanism of this embodiment is claimed in claim 21.
The etching conditions may be set as follows, for example, since they can be considered in the same manner as the embodiment. A magnetron reactive ion etching device is used as an etching device, and TiCl 4 , Cl 2 , and
The gas flow rates of N 2 and O 2 were 20 SCCM and 10 respectively.
SCCM, 120SCCM and 5SCCM, etching gas pressure is 35 mTorr, and RF power is 500W.
The base temperature at the time of etching is 250 to 400 ° C. which is suitable for etching the Cu wiring main material layer 14 and is 300 ° C. here.

【0300】またエッチングガスが含むTi元素、Cl
元素及びN元素であって0℃及び1気圧においてエッチ
ング装置のエッチング室内に単位時間当りに供給される
Ti元素の総個数、Cl元素の総個数、N元素の総個
数、O元素の総個数をそれぞれ、[Ti]、[Cl]、
[N]及び[O]と表せば、TiON側壁バリア層22
の堆積時におけるCu配線主材層14のサイドエッチン
グ量を、比[N]/[Cl]の大きさに応じて制御で
き、側壁バリア層22の厚さを、比[Ti]/[Cl]
の大きさに応じて制御でき、また配線主材層14の酸化
を、比[O]/[N]の大きさに応じて制御できる。
Further, Ti element and Cl contained in the etching gas
The total number of Ti elements, the total number of Cl elements, the total number of Cl elements, the total number of N elements, and the total number of O elements, which are elements and N elements, are supplied per unit time into the etching chamber of the etching apparatus at 0 ° C. and 1 atm. [Ti], [Cl],
When expressed as [N] and [O], the TiON side wall barrier layer 22
The side etching amount of the Cu wiring main material layer 14 at the time of depositing can be controlled according to the size of the ratio [N] / [Cl], and the thickness of the sidewall barrier layer 22 can be controlled by the ratio [Ti] / [Cl].
Of the wiring main material layer 14 and the oxidation of the wiring main material layer 14 can be controlled according to the size of the ratio [O] / [N].

【0301】エッチングガスをTiCl、Cl、N
及びOの混合ガスとし、側壁バリア層22を堆積さ
せるためのエッチング時におけるTiCl、Cl
及びOのガス流量をそれぞれ、20SCCM、1
0SCCM及び120SCCM及び5SCCMとした場
合、[Ti]、[Cl]、[N]及び[O]は次のよう
になる。
The etching gas is TiCl 4 , Cl 2 , N
2 and O 2 as a mixed gas, TiCl 4 , Cl 2 , and TiCl 4 at the time of etching for depositing the sidewall barrier layer 22
The gas flow rates of N 2 and O 2 are 20 SCCM and 1 respectively.
With 0 SCCM, 120 SCCM and 5 SCCM, [Ti], [Cl], [N] and [O] are as follows.

【0302】0℃、1気圧において単位体積当たり(こ
こでは1000cc当たり)のTiClが含むTi元
素の個数及びCl元素の個数は、アボガドロ数6.02
×1023(mol−1)を使って、Ti元素について
6.02×1023個、Cl元素について6.02×1
23×4=2.408×1024個になる。同様に、
0℃、1気圧において単位体積当たりのClが含むC
l元素の個数は6.02×1023×2=1.204×
1024個、0℃、1気圧において単位体積当たりのN
が含むN元素の個数は6.02×1023×2=1.
204×1024個、さらに0℃、1気圧において単位
体積当たりのOが含むO元素の個数は6.02×10
23×2=1.204×1024個になる。
The number of Ti elements and the number of Cl elements contained in TiCl 4 per unit volume (here, per 1000 cc) at 0 ° C. and 1 atmospheric pressure are Avogadro's number 6.02.
Using x10 23 (mol −1 ), 6.02 × 10 23 for Ti element and 6.02 × 1 for Cl element
It becomes 0 23 × 4 = 2.408 × 10 24 pieces. Similarly,
C contained in Cl 2 per unit volume at 0 ° C. and 1 atm
The number of 1 elements is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.204 ×
10 24 , N per unit volume at 0 ° C and 1 atm
The number of N elements contained in 2 is 6.02 × 10 23 × 2 = 1.
204 × 10 24 , and the number of O elements contained in O 2 per unit volume at 0 ° C. and 1 atmosphere is 6.02 × 10.
23 × 2 = 1.204 × 10 24 pieces.

【0303】従ってTiClのガス流量;20SCC
M、Clのガス流量;10SCCM、Nのガス流
量;120SCCM、Oのガス流量;5SCCMのと
き0℃、1気圧において単位体積当たりかつ単位時間当
たり(ここでは1分当たり)にエッチング室内に流れ込
む各元素の個数は、[Ti]=6.02×1023×
(20/1000)=1.2×1022個、[Cl]=
2.408×1024×(20/1000)+1.20
4×1024×(10/1000)=6.02×10
22個、[N]=1.204×1024×(120/1
000)=1.44×1023個、さらに[O]=1.
204×1024×(5/1000)=6.02×10
23個になる。エッチングガスをTiCl、Cl
及びOの混合ガスとしているので、これらTiC
、Cl、N及びOのガス流量をそれぞれ任意
好適に調整することにより、比[N]/[Cl]と比
[Ti]/[Cl]と比[O]/[N]とをそれぞれ独
立に制御できる。
Therefore, TiCl 4 gas flow rate: 20 SCC
M, Cl 2 gas flow rate; 10 SCCM, N 2 gas flow rate; 120 SCCM, O 2 gas flow rate; 5 SCCM at 0 ° C., 1 atmosphere per unit volume and per unit time (here, per minute) etching chamber The number of each element flowing into is [Ti] = 6.02 × 10 23 ×
(20/1000) = 1.2 × 10 22 pieces, [Cl] =
2.408 × 10 24 × (20/1000) +1.20
4 × 10 24 × (10/1000) = 6.02 × 10
22 pieces, [N] = 1.204 × 10 24 × (120/1
000) = 1.44 × 10 23 pieces, and further [O] = 1.
204 x 10 24 x (5/1000) = 6.02 x 10
23 . The etching gas is TiCl 4 , Cl 2 ,
Since a mixed gas of N 2 and O 2 is used, these TiC
The ratio [N] / [Cl] and the ratio [Ti] / [Cl] and the ratio [O] / [N] can be adjusted by appropriately adjusting the gas flow rates of l 4 , Cl 2 , N 2 and O 2 , respectively. And can be controlled independently.

【0304】従ってCu配線主材層14のサイドエッチ
ングを防止するためには、[N]/[Cl]>2すなわ
ち0.5>[Cl]/[N]>Oとするのが好ましい。
[N]/[Cl]≦2すなわち0.5≦[Cl]/
[N]となるとCu配線主材層14のサイドエッチング
を生ずるからである。
Therefore, in order to prevent side etching of the Cu wiring main material layer 14, it is preferable that [N] / [Cl]> 2, that is, 0.5> [Cl] / [N]> O.
[N] / [Cl] ≦ 2, that is, 0.5 ≦ [Cl] /
This is because when it becomes [N], side etching of the Cu wiring main material layer 14 occurs.

【0305】このように比[N]/[Cl]或は[C
l]/[N]を制御することによりCu配線主材層14
のサイドエッチングを防止でき、しかも側壁バリア層2
2の堆積箇所では側壁バリア層22のエッチングの進行
が停止するので、Cu配線主材層14のオーバーエッチ
ングを防止し或はそのオーバーエッチング量を少なくで
き従ってCu配線主材層14を支障なく配線形状に加工
できる。
Thus, the ratio [N] / [Cl] or [C]
Cu wiring main material layer 14 by controlling 1] / [N]
Side etching can be prevented, and the side wall barrier layer 2
Since the etching of the side wall barrier layer 22 is stopped at the deposition position of 2, the overetching of the Cu wiring main material layer 14 can be prevented or the amount of the overetching can be reduced, so that the Cu wiring main material layer 14 can be wired without trouble. Can be processed into a shape.

【0306】また[Ti]/[Cl]=0.2とするこ
とにより、厚さ70nmの側壁バリア層22を形成で
き、この厚さはCu配線主材層14の酸化及びCuの拡
散を防止するのに充分な厚さである。
By setting [Ti] / [Cl] = 0.2, the side wall barrier layer 22 having a thickness of 70 nm can be formed, and this thickness prevents oxidation of the Cu wiring main material layer 14 and diffusion of Cu. Thick enough to do so.

【0307】また配線主材層14の酸化を防止するた
め、[O]/[N]<0.1とするのが好適である。
[O]/[N]≧0.1では配線主材層14の酸化によ
り、配線主材層14の配線抵抗が高くなるが、[O]/
[N]<0.1とすることにより、配線主材層14の酸
化を、実用上望ましい配線抵抗が得られる程度に抑制で
きる。
Further, in order to prevent the main wiring material layer 14 from being oxidized, it is preferable that [O] / [N] <0.1.
If [O] / [N] ≧ 0.1, the wiring resistance of the wiring main material layer 14 increases due to the oxidation of the wiring main material layer 14, but [O] /
By setting [N] <0.1, the oxidation of the wiring main material layer 14 can be suppressed to such an extent that a wiring resistance practically desired can be obtained.

【0308】またTiN下層バリア層12を配線形状に
エッチングするのを終了した時点で、TiN上層バリア
層24として機能するTiNエッチングマスク20の残
部を生じさせるためには、エッチング開始前におけるT
iNエッチングマスク20の厚さTを次式を満足する
ように定めれば良い。
At the time when the etching of the TiN lower barrier layer 12 into the wiring shape is completed, in order to generate the remaining portion of the TiN etching mask 20 functioning as the TiN upper barrier layer 24, T before the etching is started.
The thickness T E of the iN etching mask 20 may be set so as to satisfy the following equation.

【0309】T>[エッチングマスク20のエッチン
グレート]×{[配線主材層14の厚さ]/[配線主材
層14のエッチングレート]+[下側バリア層12の厚
さ]/[下側バリア層12のエッチングレート]} この実施例によれば、次のような利点が得られる。
T E > [etching rate of etching mask 20] × {[thickness of wiring main material layer 14] / [etching rate of wiring main material layer 14] + [thickness of lower barrier layer 12] / [ Etching Rate of Lower Barrier Layer 12]} According to this example, the following advantages can be obtained.

【0310】第一に、下地10に半導体素子が形成され
ている場合でも、半導体素子の特性劣化を招かない程度
に低い温度で、Cu配線主材層14を配線形状に加工し
かつCu配線主材層14を下側バリア層12、上側バリ
ア層24及び側壁バリア層22で覆うことができる。
First, even when a semiconductor element is formed on the underlayer 10, the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape and the Cu wiring main material layer 14 is processed into a wiring shape at a temperature low enough not to deteriorate the characteristics of the semiconductor element. The material layer 14 can be covered with the lower barrier layer 12, the upper barrier layer 24 and the sidewall barrier layer 22.

【0311】第二に、下側バリア層12及び上側バリア
層24をTiN及び側壁バリア層22をTiONとして
いるので、これらバリア層12、24及び22の熱膨張
係数とCu配線主材層14の熱膨張係数との差を小さく
できる。従ってこれらバリア層12、24及び22によ
り配線主材層14のSM耐性を向上させることができ
る。
Second, since the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 24 are made of TiN and the side wall barrier layer 22 is made of TiON, the thermal expansion coefficients of these barrier layers 12, 24 and 22 and the Cu wiring main material layer 14 are made. The difference from the coefficient of thermal expansion can be reduced. Therefore, these barrier layers 12, 24 and 22 can improve the SM resistance of the wiring main material layer 14.

【0312】第三に、下側バリア層12及び上側バリア
層24をTiN及び側壁バリア層22をTiONとして
いるので、これらバリア層12、24及び22は導電性
を有する。従ってこれらバリア層12、24及び22に
より、配線主材層14のEM耐性を向上させることがで
きる。
Thirdly, since the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 24 are made of TiN and the side wall barrier layer 22 is made of TiON, these barrier layers 12, 24 and 22 are conductive. Therefore, the barrier layers 12, 24, and 22 can improve the EM resistance of the wiring main material layer 14.

【0313】第四に、エッチングガスは酸素系ガスO
を含むので、TiON側壁バリア層22堆積時のエッチ
ング過程における酸素系ガスOの流量を調整すること
により、TiON側壁バリア層22の酸素含有率を制御
できる。TiON側壁バリア層22の酸素含有率を制御
することにより、Cu拡散抑止効果を高めることができ
る。
Fourth, the etching gas is an oxygen-based gas O 2
Therefore, the oxygen content rate of the TiON sidewall barrier layer 22 can be controlled by adjusting the flow rate of the oxygen-based gas O 2 in the etching process during the deposition of the TiON sidewall barrier layer 22. By controlling the oxygen content of the TiON sidewall barrier layer 22, the Cu diffusion suppression effect can be enhanced.

【0314】請求項10の発明は上述した実施例にのみ
限定されるものではなく、従って種々の変形を行なうこ
とができる。
The invention of claim 10 is not limited to the above-mentioned embodiment, and therefore various modifications can be made.

【0315】例えば、(5−A)主原料ガスとして、T
i塩化物及びZr塩化物の一方又は双方を用いることが
できる。Ti塩化物としてはTiCl、またZr塩化
物としてはZrClを用いるのが好適である。
For example, as (5-A) main source gas, T
One or both of i chloride and Zr chloride can be used. It is preferable to use TiCl 4 as the Ti chloride and ZrCl 4 as the Zr chloride.

【0316】また(5−B)エッチングマスクとして、
Ti膜、Zr膜、Ti及びZrの一方を含む化合物膜、
及び、Ti及びZrの双方を含む化合物膜のなかから選
択した一種の膜から成る単層膜を用いることができる。
Ti及びZrの一方を含む化合物膜としては、TiN、
TiON、ZrN又はZrON、Ti及びZrの双方を
含む化合物膜としては、TiZr、TiZrN又はTi
ZrONを用いるのが好適である。
As a (5-B) etching mask,
Ti film, Zr film, compound film containing one of Ti and Zr,
Also, a single-layer film made of a kind of film selected from compound films containing both Ti and Zr can be used.
As the compound film containing one of Ti and Zr, TiN,
The compound film containing both TiON, ZrN or ZrON, Ti and Zr may be TiZr, TiZrN or Ti.
It is preferable to use ZrON.

【0317】例えば上述した請求項5の発明の実施例に
おいては、エッチングマスク20をTiN単層膜とした
が、TiN単層膜に代えてTiON単層膜、ZrN単層
膜或はZrON単層膜をエッチングマスク20として形
成してもよい。TiON単層膜をエッチングマスク20
とした場合、TiON側壁バリア層22を形成でき、T
iONはTiNと同等以上のCu拡散抑止効果を期待で
きる。ZrN単層膜或はZrONをエッチングマスク2
0とした場合TiZrON側壁バリア層22を形成で
き、TiZrONのCu拡散抑止効果は、TiN或はT
iONと同等であると考えられる。
For example, in the above-mentioned embodiment of the invention of claim 5, the etching mask 20 is a TiN single layer film, but instead of the TiN single layer film, a TiON single layer film, a ZrN single layer film or a ZrON single layer film. The film may be formed as the etching mask 20. Etching mask 20 for TiON single layer film
In that case, the TiON sidewall barrier layer 22 can be formed, and T
iON can be expected to have a Cu diffusion suppression effect equal to or higher than that of TiN. ZrN single layer film or ZrON etching mask 2
When it is set to 0, the TiZrON side wall barrier layer 22 can be formed, and the Cu diffusion suppression effect of TiZrON is TiN or T.
It is considered to be equivalent to iON.

【0318】また(5−C)Ti、Zr、TiN、Ti
ON、ZrN、ZrON、TiZr、TiZrN及びT
iZrONは、導電性を有する、Cuの熱膨張係数に近
い熱膨張係数を有する、Cu、W、Ta、Alそのほか
の配線主材層構成元素に対し拡散抑止効果や酸化防止効
果を有するといつた利点を有する。従って下側バリア層
としてTi、Zr、TiN、TiON、ZrN、ZrO
N、TiZr、TiZrN或はTiZrONを形成し、
上側バリア層としてTi、Zr、TiN、TiON、Z
rN、ZrON、TiZr、TiZrN或はTiZrO
Nを形成し、側壁バリア層として、TiON、ZrO
N、或はTiZrONを形成するのが好ましい。また配
線主材層として、Cu、W、Ta、Al或はその他を用
いることもできる。
(5-C) Ti, Zr, TiN, Ti
ON, ZrN, ZrON, TiZr, TiZrN and T
iZrON has conductivity and has a thermal expansion coefficient close to that of Cu, and has a diffusion inhibiting effect and an antioxidant effect on Cu, W, Ta, Al and other wiring main material layer constituent elements. Have advantages. Therefore, Ti, Zr, TiN, TiON, ZrN, ZrO is used as the lower barrier layer.
Forming N, TiZr, TiZrN or TiZrON,
Ti, Zr, TiN, TiON, Z as the upper barrier layer
rN, ZrON, TiZr, TiZrN or TiZrO
N is formed and TiON and ZrO are used as the sidewall barrier layer.
It is preferred to form N, or TiZrON. Further, Cu, W, Ta, Al, or others can be used as the wiring main material layer.

【0319】また(5−D)主原料ガスとしてSiCl
を用い、エツチングマスクとしてSiN単層膜又はS
iON単層膜を用いるようにしてもよい。
(5-D) SiCl as the main source gas
No. 4 , using a SiN single layer film or S as an etching mask
An iON single layer film may be used.

【0320】また(5−E)酸素系ガスとしてO及び
の一方又は双方を、エッチングガスに含ませても良
い。
Further, one or both of O 2 and O 3 may be included in the etching gas as the (5-E) oxygen-based gas.

【0321】また(5−F)窒素系ガスとしてN及び
Oの一方又は双方を、エッチングガスに含ませても
良い。
One or both of N 2 and N 2 O may be included in the etching gas as the (5-F) nitrogen-based gas.

【0322】また(5−G)エッチングガスに、NH
を含ませても良い。NHを含ませることにより、側壁
バリア層22の塩素含有率を低減でき従ってClによる
配線主材層14の腐食を起きにくくすることができる。
Also, NH 3 is used as the etching gas (5-G).
May be included. By including NH 3 , the chlorine content of the sidewall barrier layer 22 can be reduced, and thus corrosion of the wiring main material layer 14 due to Cl can be made less likely to occur.

【0323】さらに請求項1、請求項5及び請求項10
の発明の実施に当っては、エッチングマスクを単層膜と
するほか、多層膜とすることができる。Ti、Zr、T
iN、TiON、ZrN、ZrON、TiZr、TiZ
rN及びTiZrONのなかから選択した複数種の膜か
ら成る多層膜とするのが好ましい。
Furthermore, claim 1, claim 5, and claim 10
In carrying out the invention of (1), the etching mask may be a single layer film or a multilayer film. Ti, Zr, T
iN, TiON, ZrN, ZrON, TiZr, TiZ
It is preferable to use a multilayer film composed of a plurality of types of films selected from rN and TiZrON.

【0324】配線主材層上に順次に積層した第一層及び
第二層から成るエッチングマスクを形成した場合には、
第二層と反応性エッチングガスとの反応により側壁バリ
ア層を形成し、第一層を上側バリア層として残存させ
る。この場合、第一層を第二層のエッチンゲレートより
も低いエッチングレートを有する材料から成るエッチン
グストップ層として機能させることができ、従って上側
バリア層として残存させる第二層のオーバーエッチング
を防止できる。或は第一層を配線主材層と密着性の良好
な材料から成る密着層として機能させることもできる。
この場合の第二層及び第一層の組み合わせを、(第二層
/第一層)で表すものとすれば、第一層をエッチングス
トップ層とする場合には(Ti/TiON)、(TiN
/TiON)、(Zr/ZrON)或は(ZrN/Zr
ON)の組み合わせ、また第一層を密着層とする場合に
は(TiON/TiN)、(Zr/ZrN)、(ZrO
N/ZrN)、(TiON/ZrN)、(ZrON/T
iN)、(Zr/TiN)或は(Ti/ZrN)の組み
合わせを挙げることができる。
When an etching mask composed of a first layer and a second layer sequentially laminated on the wiring main material layer is formed,
The sidewall barrier layer is formed by the reaction of the second layer with the reactive etching gas, leaving the first layer as the upper barrier layer. In this case, the first layer can function as an etching stop layer made of a material having an etching rate lower than the etch rate of the second layer, and thus overetching of the second layer that remains as the upper barrier layer can be prevented. . Alternatively, the first layer can function as an adhesion layer made of a material having good adhesion to the wiring main material layer.
When the combination of the second layer and the first layer in this case is represented by (second layer / first layer), when the first layer is used as an etching stop layer (Ti / TiON), (TiN
/ TiON), (Zr / ZrON) or (ZrN / Zr
ON), or (TiON / TiN), (Zr / ZrN), (ZrO) when the first layer is an adhesion layer.
N / ZrN), (TiON / ZrN), (ZrON / T
iN), (Zr / TiN), or a combination of (Ti / ZrN).

【0325】また配線主材層上に順次に積層した第一
層、第二層及び第三層から成るエッチングマスクを形成
した場合には、第三層と反応性エッチングガスとの反応
により側壁バリア層を形成し、第一層及び第二層を上側
バリア層として残存させると良い。この場合、第一層を
配線主材層と密着性の良好な材料から成る密着層として
機能させ、かつ、第二層を第三層のエッチングレートよ
りも低いエッチングレートを有する材料から成るエッチ
ングストップ層として機能させることができるという利
点がある。この場合の第三層、第二層及び第一層の組み
合わせを、(第三層/第二層/第一層)で表すものとす
れば、(Ti/TiON/TiN)、(Ti/TiN/
Ti)、(Zr/ZrON/ZrN)或は(Zr/Zr
N/Zr)を挙げることができる。
When an etching mask composed of a first layer, a second layer and a third layer which are sequentially stacked on the wiring main material layer is formed, the sidewall barrier is formed by the reaction of the third layer and the reactive etching gas. Layers may be formed and the first and second layers may remain as upper barrier layers. In this case, the first layer is made to function as an adhesion layer made of a material having good adhesion to the wiring main material layer, and the second layer is made of an etching stopper made of a material having an etching rate lower than that of the third layer. It has the advantage that it can function as a layer. If the combination of the third layer, the second layer and the first layer in this case is represented by (third layer / second layer / first layer), (Ti / TiON / TiN), (Ti / TiN) /
Ti), (Zr / ZrON / ZrN) or (Zr / Zr
N / Zr) can be mentioned.

【0326】[0326]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、請
求項1、請求項5及び請求項10の発明の配線形成方法
によれば、配線主材層をエッチング加工するときに、エ
ッチングマスクと反応性エッチングガスとの間で反応生
成物を生じさせる。そして主としてこの反応生成物を、
配線主材層のエッチンゲ加工側壁面に堆積させることに
より、側壁バリア層を形成する。従ってエッチングと同
時に並行して側壁バリア層を形成できるので側壁バリア
層形成のための熱処理を省くことができ、その結果、従
来と比べて低温で側壁バリア層を形成できる。また下側
バリア層を低温で形成することは例えば従来周知の薄膜
形成技術により、そして上側バリア層を兼ねるエッチン
グマスクを低温で形成することは、例えば従来周知の薄
膜形成技術及びエッチング技術により容易に達成でき
る。
As is apparent from the above description, according to the wiring forming method of the inventions of claims 1, 5 and 10, an etching mask is used when the wiring main material layer is etched. A reaction product is generated with the reactive etching gas. And mainly this reaction product,
A sidewall barrier layer is formed by depositing on the sidewall surface of the wiring main material layer that has been etched. Therefore, since the side wall barrier layer can be formed in parallel with the etching, the heat treatment for forming the side wall barrier layer can be omitted, and as a result, the side wall barrier layer can be formed at a lower temperature than in the conventional case. Forming the lower barrier layer at a low temperature is easily performed by, for example, a conventionally known thin film forming technique, and forming the etching mask that also serves as the upper barrier layer at a low temperature is easily performed by, for example, a conventionally known thin film forming technique and etching technique. Can be achieved.

【0327】また請求項1、請求項5及び請求項10の
発明によれば、側壁バリア層の積層厚を、反応性エッチ
ングガスが含む側壁バリア構成元素及び塩素元素であっ
て0℃、1気圧においてエッチング室内に単位時間当た
りに供給される側壁バリア構成元素及び塩素元素の個数
の比(1)に応じて、変化させることができる。さらに
側壁バリア層の堆積させている過程においては配線主材
層にサイドエッチングを生じるおそれがあるが、このサ
イドエッチング量を、反応性エッチングガスが含む窒素
元素及び塩素元素であって0℃、1気圧においてエッチ
ング室内に単位時間当たりに供給される窒素元素及び塩
素元素の個数の比(2)に応じて、変化させることがで
きる。これら比(1)及び(2)は、反応性エッチング
ガスが含む主原料ガス、塩素系ガス及び窒素系ガスの流
量をそれぞれ個別に調整することにより、独立に制御で
き、従って側壁バリア層の積層厚及びサイドエッチング
量をそれぞれ独立に制御できる。
According to the first, fifth and tenth aspects of the present invention, the laminated thickness of the sidewall barrier layer is set to 0 ° C. and 1 atm for the sidewall barrier constituent element and the chlorine element contained in the reactive etching gas. In (1), it can be changed according to the ratio (1) of the number of side wall barrier constituent elements and chlorine elements supplied per unit time into the etching chamber. Further, side etching may occur in the wiring main material layer in the process of depositing the side wall barrier layer. However, the side etching amount is 0 ° C. when the nitrogen element and the chlorine element contained in the reactive etching gas are 1 ° C. It can be changed according to the ratio (2) of the numbers of nitrogen element and chlorine element supplied per unit time into the etching chamber at atmospheric pressure. These ratios (1) and (2) can be independently controlled by individually adjusting the flow rates of the main raw material gas, the chlorine-based gas, and the nitrogen-based gas contained in the reactive etching gas, so that the sidewall barrier layer stacking is performed. The thickness and the amount of side etching can be controlled independently.

【0328】そして請求項1の発明の配線形成方法によ
れば、側壁バリア層として、Ti及びZrの一方又は双
方を含む化合物を形成できる。Ti及びZrの一方又は
双方を含む化合物の熱膨張系整数は、特にCuの熱膨張
係数との差が小さく、従ってこのような化合物から成る
側壁バリア層は、Cuから成る配線主材層のSM耐性を
向上し或はCuと同程度の熱膨張係数を有する材料から
成る配線主材層のSM耐性を向上するのに役立つ。
According to the wiring forming method of the first aspect of the present invention, a compound containing one or both of Ti and Zr can be formed as the sidewall barrier layer. The coefficient of thermal expansion of the compound containing one or both of Ti and Zr has a small difference from the coefficient of thermal expansion of Cu. Therefore, the side wall barrier layer made of such a compound is SM of the wiring main material layer made of Cu. It is useful for improving the resistance or for improving the SM resistance of the wiring main material layer made of a material having a thermal expansion coefficient similar to that of Cu.

【0329】さらにTi及びZrの一方又は双方を含む
化合物は導電性を有するので、このような化合物から成
る側壁バリア層は、配線主材層のEM耐性を向上するの
に役立つ。
Further, since the compound containing one or both of Ti and Zr has conductivity, the sidewall barrier layer made of such a compound is useful for improving the EM resistance of the wiring main material layer.

【0330】また請求項5の発明の配線形成方法によれ
ば、反応性エッチングガスが含む窒素系ガスとして、少
なくともNHを用いる。側壁バリア層を堆積する過程
において、NHは主原料ガス中の側壁バリア構成元素
及びClの乖離を促進するので、その堆積過程において
側壁バリア層に取り込まれるClを減少させることがで
きる。この結果、請求項5の発明によれば、Clによる
配線主材層の腐食を生じにくくすることができる。
According to the wiring forming method of the fifth aspect, at least NH 3 is used as the nitrogen-based gas contained in the reactive etching gas. In the process of depositing the side wall barrier layer, NH 3 promotes the dissociation of the side wall barrier constituent element and Cl in the main source gas, so that Cl taken into the side wall barrier layer in the deposition process can be reduced. As a result, according to the invention of claim 5, corrosion of the wiring main material layer due to Cl can be made difficult to occur.

【0331】また請求項10の発明の配線形成方法によ
れば、側壁バリア層を酸素を含むバリア層とし、反応性
エッチングガスに、側壁バリア層の酸素含有率を制御す
るためのOを含む酸素系ガスを混合する。従って反応性
エッチングガスが含む酸素元素及び窒素元素であって0
℃、1気圧においてエッチング室内に単位時間当たりに
供給される酸素元素及び窒素元素の個数の比によって、
側壁バリア層の酸素含有率を制御できる。酸素を含む側
壁バリア層のバリア性はその酸素含有率に応じて変化す
るので、酸素系ガス流量を制御することにより、バリア
性に優れた側壁バリア層を形成できる。
According to the wiring forming method of the tenth aspect of the present invention, the sidewall barrier layer is a barrier layer containing oxygen, and the reactive etching gas contains oxygen containing O for controlling the oxygen content of the sidewall barrier layer. Mix the system gases. Therefore, if the reactive etching gas contains oxygen and nitrogen elements,
Depending on the ratio of the numbers of oxygen elements and nitrogen elements supplied per unit time into the etching chamber at 1 ° C and 1 ° C,
The oxygen content of the sidewall barrier layer can be controlled. Since the barrier property of the side wall barrier layer containing oxygen changes depending on the oxygen content, the side wall barrier layer having excellent barrier property can be formed by controlling the oxygen-based gas flow rate.

【0332】さらに請求項16及び請求項21の発明の
配線形成方法によれば、配線主材層をエッチング加工す
るときに、エッチングマスクと反応性エッチングガスと
の間で反応生成物を生じさせる。そして主としてこの反
応生成物を、配線主材層のエッチング加工側壁面に堆積
させることにより、側壁バリア層を形成する。従ってエ
ッチングと同時に並行して側壁バリア層を形成できるの
で側壁バリア層形成のための熱処理を省くことができ、
その結果、従来と比べて低温で側壁バリア層を形成でき
る。また下側バリア層及び上側バリア層を低温で形成す
ることは例えば従来周知の薄膜形成技術により、そして
エッチングマスクを低温で形成することは、例えば従来
周知の薄膜形成技術及びエッチング技術により容易に達
成できる。
Further, according to the wiring formation method of the sixteenth and twenty-first aspects, when etching the wiring main material layer, a reaction product is generated between the etching mask and the reactive etching gas. Then, the side wall barrier layer is formed mainly by depositing this reaction product on the side wall surface of the wiring main material layer that has been etched. Therefore, since the sidewall barrier layer can be formed in parallel with the etching, the heat treatment for forming the sidewall barrier layer can be omitted,
As a result, the sidewall barrier layer can be formed at a lower temperature than in the conventional case. Forming the lower barrier layer and the upper barrier layer at low temperature is easily achieved by, for example, a conventionally known thin film forming technique, and forming the etching mask at a low temperature is easily achieved by, for example, a conventionally well known thin film forming technique and etching technique. it can.

【0333】また請求項16及び請求項21の発明によ
れば、側壁バリア層の積層厚を、反応性エッチングガス
が含む側壁バリア構成元素及び塩素元素であって0℃、
1気圧においてエッチング室内に単位時間当たりに供給
される側壁バリア構成元素及び塩素元素の個数の比
(1)に応じて、変化させることができる。さらに側壁
バリア層の堆積させている過程においては配線主材層に
サイドエッチングを生じるおそれがあるが、このサイド
エッチング量を、反応性エッチングガスが含む窒素元素
及び塩素元素であって0℃、1気圧においてエッチング
室内に単位時間当たりに供給される窒素元素及び塩素元
素の個数の比(2)に応じて、変化させることができ
る。これら比(1)及び(2)は、反応性エッチングガ
スが含む主原料ガス、塩素系ガス及び窒素系ガスの流量
をそれぞれ個別に調整することにより、独立に制御で
き、従って側壁バリア層の積層厚及びサイドエッチング
量をそれぞれ独立に制御できる。
According to the sixteenth and twenty-first aspects of the invention, the laminated thickness of the side wall barrier layer is set to 0 ° C. for the side wall barrier constituent element and chlorine element contained in the reactive etching gas,
It can be changed in accordance with the ratio (1) of the numbers of the sidewall barrier constituent element and the chlorine element supplied per unit time into the etching chamber at 1 atm. Further, side etching may occur in the wiring main material layer in the process of depositing the side wall barrier layer. However, the side etching amount is 0 ° C. when the nitrogen element and the chlorine element contained in the reactive etching gas are 1 ° C. It can be changed according to the ratio (2) of the numbers of nitrogen element and chlorine element supplied per unit time into the etching chamber at atmospheric pressure. These ratios (1) and (2) can be independently controlled by individually adjusting the flow rates of the main raw material gas, the chlorine-based gas, and the nitrogen-based gas contained in the reactive etching gas, so that the sidewall barrier layer stacking is performed. The thickness and the amount of side etching can be controlled independently.

【0334】そして請求項16の発明によれば、反応性
エッチングガスが含む窒素系ガスとして、少なくともN
を用いる。側壁バリア層を堆積する過程において、
NHは主原料ガス中の側壁バリア構成元素及びClの
乖離を促進するので、その堆積過程において側壁バリア
層に取り込まれるClを減少させることができる。その
結果、Clによる側壁バリア層の腐食を生じにくくする
ことができる。
According to the sixteenth aspect of the present invention, the nitrogen-based gas contained in the reactive etching gas is at least N 2.
H 3 is used. In the process of depositing the sidewall barrier layer,
Since NH 3 promotes the dissociation of the side wall barrier constituent element and Cl in the main source gas, Cl taken into the side wall barrier layer during the deposition process can be reduced. As a result, corrosion of the sidewall barrier layer due to Cl can be suppressed.

【0335】また請求項21の発明によれば、側壁バリ
ア層を酸素を含むバリア層とし、反応性エッチングガス
に、側壁バリア層の酸素含有率を制御するためのOを含
む酸素系ガスを混合する。反応性エッチングガスが含む
酸素元素及び窒素元素であって0℃、1気圧においてエ
ッチング室内に単位時間当たりに供給される酸素元素及
び窒素元素の比(3)によって、側壁バリア層の酸素含
有率を制御できる。酸素を含む側壁バリア層のバリア性
はその酸素含有率に応じて変化するので、比(3)によ
りバリア性に優れた側壁バリア層を形成できる。
According to the twenty-first aspect of the invention, the side wall barrier layer is a barrier layer containing oxygen, and the reactive etching gas is mixed with an oxygen-based gas containing O for controlling the oxygen content of the side wall barrier layer. To do. The oxygen content of the sidewall barrier layer is determined by the ratio (3) of the oxygen element and the nitrogen element contained in the reactive etching gas, which are supplied to the etching chamber at 0 ° C. and 1 atmosphere per unit time. You can control. Since the barrier property of the side wall barrier layer containing oxygen changes according to the oxygen content, the side wall barrier layer having excellent barrier property can be formed by the ratio (3).

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A)〜(C)は実施例の説明に供する工程図
である。
FIG. 1A to FIG. 1C are process drawings provided for explaining an example.

【図2】(A)〜(B)は実施例の説明に供する工程図
である。
FIG. 2A to FIG. 2B are process drawings used to explain an example.

【図3】(A)〜(B)は発明の実施例の説明に供する
工程図である。
FIG. 3A to FIG. 3B are process drawings for explaining an embodiment of the invention.

【図4】下地温度とCuのエッチングレートとの関係を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a base temperature and a Cu etching rate.

【図5】[N]/[Cl]と配線主材層のサイドエッチ
ング量との関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between [N] / [Cl] and a side etching amount of a wiring main material layer.

【図6】[Ti]/[Cl]と側壁バリア層の厚さとの
関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between [Ti] / [Cl] and the thickness of the sidewall barrier layer.

【図7】下地温度とCuのエッチングレートとの関係を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a base temperature and a Cu etching rate.

【図8】[N]/[Cl]と配線主材層のサイドエッチ
ング量との関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between [N] / [Cl] and a side etching amount of a wiring main material layer.

【図9】[Ti]/[Cl]と側壁バリア層の厚さとの
関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between [Ti] / [Cl] and the thickness of the sidewall barrier layer.

【図10】(A)〜(C)は実施例の説明に供する工程
図である。
10 (A) to (C) are process drawings provided for explaining an example.

【図11】(A)〜(C)は実施例の説明に供する工程
図である。
11 (A) to (C) are process charts provided for explaining an example.

【図12】(A)〜(B)は発明の実施例の説明に供す
る工程図である。
12 (A) to (B) are process drawings for explaining an embodiment of the invention.

【図13】下地温度とCuのエッチングレートとの関係
を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a base temperature and a Cu etching rate.

【図14】[N]/[Cl]と配線主材層のサイドエッ
チング量との関係を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between [N] / [Cl] and a side etching amount of a wiring main material layer.

【図15】[Si]/[Cl]と側壁バリア層の厚さと
の関係を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between [Si] / [Cl] and the thickness of the sidewall barrier layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:下地 12:下側バリア層 14:配線主材層 20:エッチングマスク 22:側壁バリア層 24:上側バリア層 10: Base 12: Lower barrier layer 14: Wiring main material layer 20: Etching mask 22: Side wall barrier layer 24: Upper barrier layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/88 M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/88 M

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下地上に順次に下側バリア層及び配線主
材層を積層する工程と、 前記配線主材層上に上側バリア層を兼ねるエッチングマ
スクを形成する工程と、 反応性イオンエッチング法により、前記配線主材層を配
線形状にエッチング加工しながら、該配線主材層のエッ
チング加工側壁面に、主として前記エッチングマスクと
反応性エッチングガスとの反応生成物より成る側壁バリ
ア層を堆積させる工程とを含み、 前記反応性エッチングガスは、側壁バリア構成元素を含
む塩化物から成る主原料ガスと、側壁バリア層の厚さを
制御するためのClを含む塩素系ガスと、配線主材層の
サイドエッチングを防止するためのNを含む窒素系ガス
とを混合して成り、 前記エッチングマスクは、側壁バリア構成元素を含む膜
から成り、 前記主原料ガスとして、Ti塩化物及びZr塩化物の一
方又は双方を用い、 前記エッチングマスクとして、Ti膜、Zr膜、Ti及
びZrの一方を含む化合物膜、及び、Ti及びZrの双
方を含む化合物膜のなかから選択した一種の膜から成る
単層膜又は複数種の膜から成る多層膜を用いることを特
徴とする配線形成方法。
1. A step of sequentially laminating a lower barrier layer and a wiring main material layer on a lower surface, a step of forming an etching mask also serving as an upper barrier layer on the wiring main material layer, and a reactive ion etching method. By etching the wiring main material layer into a wiring shape, a sidewall barrier layer mainly composed of a reaction product of the etching mask and the reactive etching gas is deposited on the etching-processed sidewall surface of the wiring main material layer. The reactive etching gas is a main source gas composed of chloride containing a sidewall barrier constituent element, a chlorine-based gas containing Cl for controlling the thickness of the sidewall barrier layer, and a wiring main material layer. Is mixed with a nitrogen-based gas containing N for preventing side etching, and the etching mask is made of a film containing a sidewall barrier constituent element. One or both of Ti chloride and Zr chloride is used as the etching mask, and the etching mask includes a Ti film, a Zr film, a compound film containing one of Ti and Zr, and a compound film containing both Ti and Zr. A method of forming a wiring, comprising using a single layer film made of one kind of film selected from the above or a multilayer film made of plural kinds of films.
【請求項2】 請求項1記載の配線形成方法において、 主原料ガスとして、TiCl及びZrClの一方又
は双方を用い、 エッチングマスクとして、Ti膜、TiN膜、TiON
膜、Zr膜、ZrN膜、ZrON膜、TiZr膜、Ti
ZrN膜、及びTiZrON膜のなかから選択した一種
の膜から成る単層膜又は複数種の膜から成る多層膜を用
いることを特徴とする配線形成方法。
2. The wiring forming method according to claim 1, wherein one or both of TiCl 4 and ZrCl 4 is used as a main material gas, and a Ti film, a TiN film, and TiON are used as an etching mask.
Film, Zr film, ZrN film, ZrON film, TiZr film, Ti
A wiring forming method using a single layer film made of one kind of film selected from a ZrN film and a TiZrON film or a multi-layered film made of plural kinds of films.
【請求項3】 請求項1記載の配線形成方法において、 塩素系ガスとして、Clを用いることを特徴とする配
線形成方法。
3. The wiring forming method according to claim 1, wherein Cl 2 is used as the chlorine-based gas.
【請求項4】 請求項1記載の配線形成方法において、 窒素系ガスとして、N及びNOの一方又は双方を用
いることを特徴とする配線形成方法。
4. The wiring forming method according to claim 1, wherein one or both of N 2 and N 2 O is used as the nitrogen-based gas.
【請求項5】 下地上に順次に下側バリア層及び配線主
材層を積層する工程と、 前記配線主材層上に上側バリア層を兼ねるエッチングマ
スクを形成する工程と、 反応性イオンエッチング法により、前記配線主材層を配
線形状にエッチング加工しながら、該配線主材層のエッ
チング加工側壁面に、主として前記エッチングマスクと
反応性エッチングガスとの反応生成物より成る側壁バリ
ア層を堆積させる工程とを含み、 前記反応性エッチングガスは、側壁バリア構成元素を含
む塩化物から成る主原料ガスと、側壁バリア層の厚さを
制御するためのClを含む塩素系ガスと、配線主材層の
サイドエッチングを防止するためのNを含む窒素系ガス
とを混合して成り、 前記エッチングマスクは、側壁バリア構成元素を含む膜
から成り、 前記窒素系ガスとして、少なくともNHを用いること
を特徴とする配線形成方法。
5. A step of sequentially laminating a lower barrier layer and a wiring main material layer on a lower surface, a step of forming an etching mask also serving as an upper barrier layer on the wiring main material layer, and a reactive ion etching method. By etching the wiring main material layer into a wiring shape, a sidewall barrier layer mainly composed of a reaction product of the etching mask and the reactive etching gas is deposited on the etching-processed sidewall surface of the wiring main material layer. The reactive etching gas is a main source gas composed of chloride containing a sidewall barrier constituent element, a chlorine-based gas containing Cl for controlling the thickness of the sidewall barrier layer, and a wiring main material layer. Is mixed with a nitrogen-based gas containing N for preventing side etching of the film, and the etching mask is formed of a film containing a sidewall barrier constituent element. As a wiring forming method, which comprises using at least NH 3.
【請求項6】 請求項5記載の配線形成方法において、 主原料ガスとして、TiCl及びZrClの一方又
は双方を用い、 エッチングマスクとして、Ti膜、TiN膜、TiON
膜、Zr膜、ZrN膜、ZrON膜、TiZr膜、Ti
ZrN膜及びTiZrON膜のなかから選択した1種の
膜から成る単層膜又は複数種の膜から成る多層膜を用い
ることを特徴とする配線形成方法。
6. The wiring forming method according to claim 5, wherein one or both of TiCl 4 and ZrCl 4 is used as a main material gas, and a Ti film, a TiN film, and TiON are used as an etching mask.
Film, Zr film, ZrN film, ZrON film, TiZr film, Ti
A wiring forming method, wherein a single layer film made of one kind of film selected from a ZrN film and a TiZrON film or a multi-layered film made of plural kinds of films is used.
【請求項7】 請求項5記載の配線形成方法において、 主原料ガスとして、SiClを用い、 エッチングマスクとして、SiN膜及びSiON膜のな
かから選択した1種の膜から成る単層膜又は複数種の膜
から成る多層膜を用いることを特徴とする配線形成方
法。
7. The wiring forming method according to claim 5, wherein SiCl 4 is used as a main source gas, and a single layer film or a plurality of films made of one kind of film selected from a SiN film and a SiON film is used as an etching mask. A method for forming a wiring, comprising using a multilayer film made of a seed film.
【請求項8】 請求項5記載の配線形成方法において、 塩素系ガスとして、Clを用いることを特徴とする配
線形成方法。
8. The wiring forming method according to claim 5, wherein Cl 2 is used as the chlorine-based gas.
【請求項9】 請求項5記載の配線形成方法において、 窒素系ガスとして、NHに加え、N及びNOの一
方又は双方を用いることを特徴とする配線形成方法。
9. The wiring forming method according to claim 5, wherein one or both of N 2 and N 2 O is used as the nitrogen-based gas in addition to NH 3 .
【請求項10】 下地上に順次に下側バリア層及び配線
主材層を積層する工程と、 前記配線主材層上に上側バリア層を兼ねるエッチングマ
スクを形成する工程と、 反応性イオンエッチング法により、前記配線主材層を配
線形状にエッチング加工しながら、該配線主材層のエッ
チング加工側壁面に、主として前記エッチングマスクと
反応性エッチングガスとの反応生成物より成る側壁バリ
ア層を堆積させる工程とを含み、 前記反応性エッチングガスは、側壁バリア構成元素を含
む塩化物から成る主原料ガスと、側壁バリア層の厚さを
制御するためのClを含む塩素系ガスと、配線主材層の
サイドエッチングを防止するためのNを含む窒素系ガス
とを混合して成り、 前記エッチングマスクは、側壁バリア構成元素を含む膜
から成り、 前記側壁バリア層を酸素を含むバリア層とし、前記反応
性エッチングガスに、該側壁バリア層の酸素含有率を制
御するためのOを含む酸素系ガスを混合して成ることを
特徴とする配線形成方法。
10. A step of sequentially laminating a lower barrier layer and a wiring main material layer on a lower surface, a step of forming an etching mask also serving as an upper barrier layer on the wiring main material layer, and a reactive ion etching method. By etching the wiring main material layer into a wiring shape, a sidewall barrier layer mainly composed of a reaction product of the etching mask and the reactive etching gas is deposited on the etching-processed sidewall surface of the wiring main material layer. The reactive etching gas is a main source gas composed of chloride containing a sidewall barrier constituent element, a chlorine-based gas containing Cl for controlling the thickness of the sidewall barrier layer, and a wiring main material layer. Is mixed with a nitrogen-based gas containing N for preventing side etching of the sidewall barrier, and the etching mask is formed of a film containing a sidewall barrier constituent element. The A layer was a barrier layer containing oxygen, the reactive etching gas, wiring forming method characterized by comprising a mixture of oxygen-based gas containing O to control the oxygen content of the side wall barrier layer.
【請求項11】 請求項10記載の配線形成方法におい
て、 主原料ガスとして、TiCl及びZrClの一方又
は双方を用い、 エッチングマスクとして、Ti膜、TiN膜、TiON
膜、Zr膜、ZrN膜、ZrON膜、TiZr膜、Ti
ZrN膜及びTiZrON膜のなかから選択した1種の
膜から成る単層膜又は複数種の膜から成る多層膜を用い
ることを特徴とする配線形成方法。
11. The wiring forming method according to claim 10, wherein one or both of TiCl 4 and ZrCl 4 is used as a main source gas, and a Ti film, a TiN film, and TiON are used as an etching mask.
Film, Zr film, ZrN film, ZrON film, TiZr film, Ti
A wiring forming method, wherein a single layer film made of one kind of film selected from a ZrN film and a TiZrON film or a multi-layered film made of plural kinds of films is used.
【請求項12】 請求項10記載の配線形成方法におい
て、 主原料ガスとして、SiClを用い、 エッチングマスクとして、SiN膜及びSiON膜のな
かから選択した1種の膜から成る単層膜又は複数種の膜
から成る多層膜を用いることを特徴とする配線形成方
法。
12. The wiring forming method according to claim 10, wherein SiCl 4 is used as a main source gas, and a single layer film or a plurality of films made of one kind of film selected from a SiN film and a SiON film is used as an etching mask. A method for forming a wiring, comprising using a multilayer film made of a seed film.
【請求項13】 請求項10記載の配線形成方法におい
て、 塩素系ガスとして、Clを用いることを特徴とする配
線形成方法。
13. The wiring forming method according to claim 10, wherein Cl 2 is used as the chlorine-based gas.
【請求項14】 請求項10記載の配線形成方法におい
て、 窒素系ガスとして、N及びNOの一方又は双方を用
いることを特徴とする配線形成方法。
14. The wiring forming method according to claim 10, wherein one or both of N 2 and N 2 O is used as the nitrogen-based gas.
【請求項15】 請求項10記載の配線形成方法におい
て、 酸素系ガスとして、O及びOの一方又は双方を用い
ることを特徴とする配線形成方法。
15. The wiring forming method according to claim 10, wherein one or both of O 2 and O 3 is used as the oxygen-based gas.
【請求項16】 下地上に順次に下側バリア層、配線主
材層及び上側バリア層を積層する工程と、 前記上側バリア層上にエッチングマスクを形成する工程
と、 反応性イオンエッチンゲ法により、前記配線主材層を配
線形状にエッチング加工しながら、該配線主材層のエッ
チング加工側壁面に、主として前記エッチングマスクと
反応性エッチングガスとの反応生成物より成る側壁バリ
ア層を堆積させる工程とを含み、 前記反応性エッチングガスは、側壁バリア構成元素を含
む塩化物から成る主原料ガスと、側壁バリア層の厚さを
制御するためのClを含む塩素系ガスと、配線主材層の
サイドエッチングを防止するためのNを含む窒素系ガス
とを混合して成り、 前記エッチングマスクは、側壁バリア構成元素を含む膜
から成り、 前記窒素系ガスとして、少なくともNHを用いること
を特徴とする配線形成方法。
16. A step of sequentially laminating a lower barrier layer, a wiring main material layer and an upper barrier layer on a lower surface, a step of forming an etching mask on the upper barrier layer, and a reactive ion etching method. A step of depositing a side wall barrier layer mainly composed of a reaction product of the etching mask and the reactive etching gas on the side wall surface of the wiring main material layer which is etched while etching the main wiring material layer into a wiring shape. The reactive etching gas includes a main source gas composed of chloride containing a sidewall barrier constituent element, a chlorine-based gas containing Cl for controlling the thickness of the sidewall barrier layer, and a wiring main material layer The nitrogen-based gas containing N for preventing side etching is mixed, and the etching mask is a film containing a sidewall barrier constituent element. To the wiring formation method which comprises using at least NH 3.
【請求項17】 請求項16記載の配線形成方法におい
て、 主原料ガスとして、TiCl及びZrClの一方又
は双方を用い、 エッチングマスクとして、Ti膜、TiN膜、TiON
膜、Zr膜、ZrN膜、ZrON膜、TiZr膜、Ti
ZrN膜又はTiZrON膜を用いることを特徴とする
配線形成方法。
17. The wiring forming method according to claim 16, wherein one or both of TiCl 4 and ZrCl 4 is used as a main source gas, and a Ti film, a TiN film, and TiON are used as an etching mask.
Film, Zr film, ZrN film, ZrON film, TiZr film, Ti
A wiring forming method characterized by using a ZrN film or a TiZrON film.
【請求項18】 請求項16記載の配線形成方法におい
て、 主原料ガスとして、SiClを用い、 エッチングマスクとして、SiO膜、SiN膜又はS
iON膜を用いることを特徴とする配線形成方法。
18. The wiring forming method according to claim 16, wherein SiCl 4 is used as a main raw material gas, and a SiO 2 film, a SiN film or S is used as an etching mask.
A wiring forming method characterized by using an iON film.
【請求項19】 請求項16記載の配線形成方法におい
て、 塩素系ガスとして、Clを用いることを特徴とする配
線形成方法。
19. The wiring forming method according to claim 16, wherein Cl 2 is used as the chlorine-based gas.
【請求項20】 請求項16記載の配線形成方法におい
て、 窒素系ガスとして、NHに加え、N及びNOの一
方又は双方を用いることを特徴とする配線形成方法。
20. The wiring forming method according to claim 16, wherein one or both of N 2 and N 2 O is used as the nitrogen-based gas in addition to NH 3 .
【請求項21】 下地上に順次に下側バリア層、配線主
材層及び上側バリア層を積層する工程と、 前記上側バリア層上にエッチングマスクを形成する工程
と、 反応性イオンエッチング法により、前記配線主材層を配
線形状にエッチング加工しながら、該配線主材層のエッ
チング加工側壁面に、主として前記エッチングマスクと
反応性エッチングガスとの反応生成物より成る側壁バリ
ア層を堆積させる工程とを含み、 前記反応性エッチングガスは、側壁バリア構成元素を含
む塩化物から成る主原料ガスと、側壁バリア層の厚さを
制御するためのClを含む塩素系ガスと、配線主材層の
サイドエッチングを防止するためのNを含む窒素系ガス
とを混合して成り、 前記エッチングマスクは、側壁バリア構成元素を含む膜
から成り、 前記側壁バリア層を酸素を含むバリア層とし、前記反応
性エッチングガスに、該側壁バリア層の酸素含有率を制
御するためのOを含む酸素系ガスを混合して成ることを
特徴とする配線形成方法。
21. A step of sequentially laminating a lower barrier layer, a wiring main material layer and an upper barrier layer on a lower surface, a step of forming an etching mask on the upper barrier layer, and a reactive ion etching method. A step of depositing a sidewall barrier layer mainly composed of a reaction product of the etching mask and a reactive etching gas on the etching-processed sidewall surface of the wiring main material layer while etching the wiring main material layer into a wiring shape; The reactive etching gas includes a main source gas composed of chloride containing a sidewall barrier constituent element, a chlorine-based gas containing Cl for controlling the thickness of the sidewall barrier layer, and a side of the wiring main material layer. The etching mask is formed by mixing with a nitrogen-based gas containing N for preventing etching, and the etching mask is formed of a film containing a sidewall barrier constituent element. Was a barrier layer containing oxygen, the reactive etching gas, wiring forming method characterized by comprising a mixture of oxygen-based gas containing O to control the oxygen content of the side wall barrier layer.
【請求項22】 請求項21記載の配線形成方法におい
て、 主原料ガスとして、TiCl及びZrClの一方又
は双方を用い、 エッチングマスクとして、Ti膜、TiN膜、TiON
膜、Zr膜、ZrN膜、ZrON膜、TiZr膜、Ti
ZrN膜又はTiZrON膜を用いることを特徴とする
配線形成方法。
22. The wiring forming method according to claim 21, wherein one or both of TiCl 4 and ZrCl 4 is used as a main material gas, and a Ti film, a TiN film, and TiON are used as an etching mask.
Film, Zr film, ZrN film, ZrON film, TiZr film, Ti
A wiring forming method characterized by using a ZrN film or a TiZrON film.
【請求項23】 請求項21記載の配線形成方法におい
て、 主原料ガスとして、SiClを用い、 エッチングマスクとして、SiO膜、SiN膜又はS
iON膜を用いることを特徴とする配線形成方法。
23. The wiring forming method according to claim 21, wherein SiCl 4 is used as a main source gas, and a SiO 2 film, a SiN film, or an S is used as an etching mask.
A wiring forming method characterized by using an iON film.
【請求項24】 請求項21記載の配線形成方法におい
て、 塩素系ガスとして、Clを用いることを特徴とする配
線形成方法。
24. The wiring forming method according to claim 21, wherein Cl 2 is used as the chlorine-based gas.
【請求項25】 請求項21記載の配線形成方法におい
て、 窒素系ガスとして、N及びNOの一方又は双方を用
いることを特徴とする配線形成方法。
25. The wiring forming method according to claim 21, wherein one or both of N 2 and N 2 O is used as the nitrogen-based gas.
【請求項26】 請求項21記載の配線形成方法におい
て、 酸素系ガスとして、O及びOの一方又は双方を用い
ることを特徴とする配線形成方法。
26. The wiring forming method according to claim 21, wherein one or both of O 2 and O 3 is used as the oxygen-based gas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000005773A1 (en) * 1998-07-23 2000-02-03 Applied Materials, Inc. Integrated circuit interconnect lines having sidewall layers
JP2004300579A (en) * 2004-05-14 2004-10-28 Tri Chemical Laboratory Inc Material and method for depositing conductive barrier film, wired film depositing method, and ulsi
JP2009194009A (en) * 2008-02-12 2009-08-27 Fujitsu Microelectronics Ltd Semiconductor device, and method of manufacturing the same
KR20190064395A (en) * 2017-11-30 2019-06-10 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 Magnetic random access memory and manufacturing method thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000005773A1 (en) * 1998-07-23 2000-02-03 Applied Materials, Inc. Integrated circuit interconnect lines having sidewall layers
JP2004300579A (en) * 2004-05-14 2004-10-28 Tri Chemical Laboratory Inc Material and method for depositing conductive barrier film, wired film depositing method, and ulsi
JP2009194009A (en) * 2008-02-12 2009-08-27 Fujitsu Microelectronics Ltd Semiconductor device, and method of manufacturing the same
KR20190064395A (en) * 2017-11-30 2019-06-10 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 Magnetic random access memory and manufacturing method thereof
US10541361B2 (en) 2017-11-30 2020-01-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Magnetic random access memory and manufacturing method thereof
US11075336B2 (en) 2017-11-30 2021-07-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Magnetic random access memory and manufacturing method thereof
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