JPH09172070A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH09172070A JPH09172070A JP32926595A JP32926595A JPH09172070A JP H09172070 A JPH09172070 A JP H09172070A JP 32926595 A JP32926595 A JP 32926595A JP 32926595 A JP32926595 A JP 32926595A JP H09172070 A JPH09172070 A JP H09172070A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高アスペクト比を有するスルーホールの内部
に、ボイドを有しないと共に抵抗の上昇のない金属層が
形成されるようにする。 【解決手段】 半導体基板１００の上に絶縁膜１０１を
堆積した後、該絶縁膜１０１の上に、第１のチタン膜１
０２、第１のアルミニウム膜１０３及び第１の窒化チタ
ン膜１０４よりなる第１の金属配線層１０５を形成す
る。全面に亘ってシリコン酸化膜１０６を堆積した後、
該シリコン酸化膜１０６にスルーホール１０７を形成す
る。Ｃ2 Ｆ6 等のフレオンを含むガスのプラズマを第１
のアルミニウム膜１０３に照射することにより、スルー
ホール１０７の底部に露出している第１のアルミニウム
膜１０３のアルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させて、ス
ルーホール１０７の側壁にアルミニウムとＣ2 Ｆ6 との
反応により生成されたポリマーの膜１０８を堆積する。
スルーホール１０７の内部にのみコンタクトとなる銅膜
を堆積する。
に、ボイドを有しないと共に抵抗の上昇のない金属層が
形成されるようにする。 【解決手段】 半導体基板１００の上に絶縁膜１０１を
堆積した後、該絶縁膜１０１の上に、第１のチタン膜１
０２、第１のアルミニウム膜１０３及び第１の窒化チタ
ン膜１０４よりなる第１の金属配線層１０５を形成す
る。全面に亘ってシリコン酸化膜１０６を堆積した後、
該シリコン酸化膜１０６にスルーホール１０７を形成す
る。Ｃ2 Ｆ6 等のフレオンを含むガスのプラズマを第１
のアルミニウム膜１０３に照射することにより、スルー
ホール１０７の底部に露出している第１のアルミニウム
膜１０３のアルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させて、ス
ルーホール１０７の側壁にアルミニウムとＣ2 Ｆ6 との
反応により生成されたポリマーの膜１０８を堆積する。
スルーホール１０７の内部にのみコンタクトとなる銅膜
を堆積する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に銅材料よりなる配線を有する半導体装
置の製造方法に関する。
方法に関し、特に銅材料よりなる配線を有する半導体装
置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、シリコンよりなる半導体基板
上に形成されるＬＳＩの配線材料としてはアルミニウム
が主に使用されてきたが、近時、半導体集積回路の高集
積化及び高速化のために、アルミニウムよりも低抵抗で
あると共に、高ストレスマイグレーション（ＳＭ）及び
高エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性を有する銅
が配線材料として注目されている。
上に形成されるＬＳＩの配線材料としてはアルミニウム
が主に使用されてきたが、近時、半導体集積回路の高集
積化及び高速化のために、アルミニウムよりも低抵抗で
あると共に、高ストレスマイグレーション（ＳＭ）及び
高エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性を有する銅
が配線材料として注目されている。
【０００３】以下、Extended Abstracts of the 1995 I
nternational Conference on SolidState Devices and
Materials, pp.97-99に紹介されている銅配線を有する
従来の半導体装置について図１９〜図２１を参照しなが
ら説明する。
nternational Conference on SolidState Devices and
Materials, pp.97-99に紹介されている銅配線を有する
従来の半導体装置について図１９〜図２１を参照しなが
ら説明する。
【０００４】まず、図１９（ａ）に示すように、例えば
シリコンよりなる半導体基板１０の上に絶縁膜１１を堆
積した後、該絶縁膜１１の上に第１のシリコン酸化膜１
２を堆積し、その後、第１のシリコン酸化膜１２に下層
の配線領域となる開口部１３を形成する。次に、開口部
１３を含む第１のシリコン酸化膜１２の上に全面に亘っ
て第１のＷＳｉＮ膜１４を堆積した後、該第１のＷＳｉ
Ｎ膜１４の上に全面に亘って第１の銅膜１５を堆積す
る。
シリコンよりなる半導体基板１０の上に絶縁膜１１を堆
積した後、該絶縁膜１１の上に第１のシリコン酸化膜１
２を堆積し、その後、第１のシリコン酸化膜１２に下層
の配線領域となる開口部１３を形成する。次に、開口部
１３を含む第１のシリコン酸化膜１２の上に全面に亘っ
て第１のＷＳｉＮ膜１４を堆積した後、該第１のＷＳｉ
Ｎ膜１４の上に全面に亘って第１の銅膜１５を堆積す
る。
【０００５】次に、図１９（ｂ）に示すように、第１の
ＷＳｉＮ膜１４及び第１の銅膜１５に対して例えば化学
機械研磨を行ない絶縁膜１１の表面に露出している第１
のＷＳｉＮ膜１４及び第１の銅膜１５を除去することに
より、第１のＷＳｉＮ膜１４及び第１の銅膜１５よりな
る第１の金属配線層１６を形成する。
ＷＳｉＮ膜１４及び第１の銅膜１５に対して例えば化学
機械研磨を行ない絶縁膜１１の表面に露出している第１
のＷＳｉＮ膜１４及び第１の銅膜１５を除去することに
より、第１のＷＳｉＮ膜１４及び第１の銅膜１５よりな
る第１の金属配線層１６を形成する。
【０００６】次に、図１９（ｃ）に示すように、全面に
亘って第１のシリコン窒化膜１７を堆積した後、図２０
（ａ）に示すように、第１のシリコン窒化膜１７の上に
全面に亘って第２のシリコン酸化膜１８及び第３のシリ
コン酸化膜１９を順次堆積する。その後、第１のシリコ
ン窒化膜１７及び第２のシリコン酸化膜１８にスルーホ
ール２０を形成すると共に、第３のシリコン酸化膜１９
に上層の配線領域となる開口部２１を形成する。
亘って第１のシリコン窒化膜１７を堆積した後、図２０
（ａ）に示すように、第１のシリコン窒化膜１７の上に
全面に亘って第２のシリコン酸化膜１８及び第３のシリ
コン酸化膜１９を順次堆積する。その後、第１のシリコ
ン窒化膜１７及び第２のシリコン酸化膜１８にスルーホ
ール２０を形成すると共に、第３のシリコン酸化膜１９
に上層の配線領域となる開口部２１を形成する。
【０００７】次に、図２０（ｂ）に示すように、第１の
シリコン窒化膜１７及び第２のシリコン酸化膜１８のス
ルーホール２０及び第３のシリコン酸化膜１９の開口部
２１を含む全面に亘ってスパッタ法やＣＶＤ法によりバ
リア層となる第２のＷＳｉＮ膜２２を堆積する。第２の
ＷＳｉＮ膜２２よりなるバリア層を形成する理由は次の
通りである。すなわち、銅は耐酸化性が低いため、微量
酸素雰囲気中における３００℃程度の熱処理により容易
に酸化されてしまう性質を有している。このため、銅膜
がシリコン酸化膜等の酸素含有層と接している場合には
加熱工程を経るに伴って銅の酸化が進行すると共に、銅
膜が酸素含有層と接していなくても熱処理の際に銅膜が
空気と触れてしまうので、銅膜の抵抗が上昇してしまう
という問題があり、この問題を回避するために、次工程
で堆積する第２の銅膜２３（図２１（ａ）を参照）の酸
化を防止するためにバリア層を形成するのである。
シリコン窒化膜１７及び第２のシリコン酸化膜１８のス
ルーホール２０及び第３のシリコン酸化膜１９の開口部
２１を含む全面に亘ってスパッタ法やＣＶＤ法によりバ
リア層となる第２のＷＳｉＮ膜２２を堆積する。第２の
ＷＳｉＮ膜２２よりなるバリア層を形成する理由は次の
通りである。すなわち、銅は耐酸化性が低いため、微量
酸素雰囲気中における３００℃程度の熱処理により容易
に酸化されてしまう性質を有している。このため、銅膜
がシリコン酸化膜等の酸素含有層と接している場合には
加熱工程を経るに伴って銅の酸化が進行すると共に、銅
膜が酸素含有層と接していなくても熱処理の際に銅膜が
空気と触れてしまうので、銅膜の抵抗が上昇してしまう
という問題があり、この問題を回避するために、次工程
で堆積する第２の銅膜２３（図２１（ａ）を参照）の酸
化を防止するためにバリア層を形成するのである。
【０００８】次に、図２１（ａ）に示すように、例えば
リフロー法やＣＶＤ法により第１及び第２のシリコン酸
化膜１７，１８のスルーホール２０及び第３のシリコン
酸化膜１９の開口部２１を含む全面に亘って第２の銅膜
２３を形成する。その後、第２のＷＳｉＮ膜２２及び第
２の銅膜２３に対して例えばＣＭＰを行なって第３のシ
リコン酸化膜１９の表面に露出している第２のＷＳｉＮ
膜２２及び第２の銅膜２３を除去することにより、第２
の銅膜２３よりなる第２の金属配線層２４を形成した
後、図２１（ｂ）に示すように、第３のシリコン酸化膜
１９及び第２の金属配線層２４の上に全面に亘って保護
膜としての第３のシリコン窒化膜２５を堆積する。
リフロー法やＣＶＤ法により第１及び第２のシリコン酸
化膜１７，１８のスルーホール２０及び第３のシリコン
酸化膜１９の開口部２１を含む全面に亘って第２の銅膜
２３を形成する。その後、第２のＷＳｉＮ膜２２及び第
２の銅膜２３に対して例えばＣＭＰを行なって第３のシ
リコン酸化膜１９の表面に露出している第２のＷＳｉＮ
膜２２及び第２の銅膜２３を除去することにより、第２
の銅膜２３よりなる第２の金属配線層２４を形成した
後、図２１（ｂ）に示すように、第３のシリコン酸化膜
１９及び第２の金属配線層２４の上に全面に亘って保護
膜としての第３のシリコン窒化膜２５を堆積する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バリア
層となる第２のＷＳｉＮ膜２２の膜厚が薄い場合には、
図２２に示すように、スルーホール２０の側壁の下部に
堆積される第２のＷＳｉＮ膜２２の膜厚が極めて薄くな
ってしまうため、後工程である例えばシンター処理工程
や層間絶縁膜堆積工程における４００℃程度の熱処理に
よって第２の銅膜２３が酸化されて抵抗が上昇すると言
う問題がある。
層となる第２のＷＳｉＮ膜２２の膜厚が薄い場合には、
図２２に示すように、スルーホール２０の側壁の下部に
堆積される第２のＷＳｉＮ膜２２の膜厚が極めて薄くな
ってしまうため、後工程である例えばシンター処理工程
や層間絶縁膜堆積工程における４００℃程度の熱処理に
よって第２の銅膜２３が酸化されて抵抗が上昇すると言
う問題がある。
【００１０】一方、バリア層となる第２のＷＳｉＮ膜２
２の膜厚が厚い場合には、図２３に示すように、スルー
ホール２０の上端部及び開口部２１の上端部においてそ
れぞれオーバーハング部が形成されてしまうために、リ
フロー法やＣＶＤ法によりスルーホール２０に充填され
た第２の銅膜２３にボイド２４が発生する。
２の膜厚が厚い場合には、図２３に示すように、スルー
ホール２０の上端部及び開口部２１の上端部においてそ
れぞれオーバーハング部が形成されてしまうために、リ
フロー法やＣＶＤ法によりスルーホール２０に充填され
た第２の銅膜２３にボイド２４が発生する。
【００１１】スルーホール２０が例えば０．５μｍ以下
の径を有すると共に１．５よりも高いアスペクト比（ホ
ール深さ／ホール径）を有する場合には、前述した各問
題は顕著となる。
の径を有すると共に１．５よりも高いアスペクト比（ホ
ール深さ／ホール径）を有する場合には、前述した各問
題は顕著となる。
【００１２】今後、さらに配線遅延を低減して半導体集
積回路装置の高速化を図るためには、下層配線と上層配
線との間の容量を低減するべく層間絶縁膜を厚くする必
要がある。このためには、スルーホールのアスペクト比
はさらに大きく（＞２）なることが予想されるので、前
述した各問題は極めて重要な課題となってくる。
積回路装置の高速化を図るためには、下層配線と上層配
線との間の容量を低減するべく層間絶縁膜を厚くする必
要がある。このためには、スルーホールのアスペクト比
はさらに大きく（＞２）なることが予想されるので、前
述した各問題は極めて重要な課題となってくる。
【００１３】前記に鑑み、本発明は、高アスペクト比を
有するスルーホール、例えばアスペクト比が１．５以上
であるスルーホールの内部に、ボイドを有しないと共に
抵抗の上昇のない金属層が形成されるようにすることを
目的とする。
有するスルーホール、例えばアスペクト比が１．５以上
であるスルーホールの内部に、ボイドを有しないと共に
抵抗の上昇のない金属層が形成されるようにすることを
目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は金属配線層又は該金属配線層の上に形成さ
れた被膜にイオンを照射することにより、前記金属配線
層又は被膜を構成する材料を含む物質を金属配線層上の
絶縁膜に形成された開口部の側壁に堆積させてバリア層
を形成するものである。
め、本発明は金属配線層又は該金属配線層の上に形成さ
れた被膜にイオンを照射することにより、前記金属配線
層又は被膜を構成する材料を含む物質を金属配線層上の
絶縁膜に形成された開口部の側壁に堆積させてバリア層
を形成するものである。
【００１５】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、半導体装置の製造方法を、半導体基板上に金属配線
層を形成する配線層形成工程と、前記金属配線層を含む
前記半導体基板上に、前記金属配線層の上に開口部を有
する絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記金属配線
層における前記絶縁膜の開口部に露出する領域にイオン
を照射して、前記開口部の側壁に前記金属配線層を構成
する金属を含み前記金属配線層と前記絶縁膜との間の拡
散を防止するバリア層を形成するバリア層形成工程と、
前記バリア層が形成された前記開口部に金属を充填して
金属層を形成する金属層形成工程とを備えている構成と
するものである。
は、半導体装置の製造方法を、半導体基板上に金属配線
層を形成する配線層形成工程と、前記金属配線層を含む
前記半導体基板上に、前記金属配線層の上に開口部を有
する絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記金属配線
層における前記絶縁膜の開口部に露出する領域にイオン
を照射して、前記開口部の側壁に前記金属配線層を構成
する金属を含み前記金属配線層と前記絶縁膜との間の拡
散を防止するバリア層を形成するバリア層形成工程と、
前記バリア層が形成された前記開口部に金属を充填して
金属層を形成する金属層形成工程とを備えている構成と
するものである。
【００１６】請求項１の構成により、金属配線層におけ
る絶縁膜の開口部に露出する領域にイオンを照射して、
開口部の側壁に金属配線層を構成する金属を含み金属配
線層と前記絶縁膜との間の拡散を防止するバリア層を形
成するため、バリア層を形成する物質は開口部の底部か
ら供給される。従来のようにスパッタ法等によってバリ
ア層を形成する場合には、バリア層を形成する物質は上
方から供給されるため開口部の入口周辺部に多く付着し
て、オーバーハング部が形成されると共に開口部の側壁
における底部近傍の領域には殆ど付着しないという現象
があったが、請求項１の発明のようにバリア層を形成す
る物質を開口部の底部から供給すると、バリア層は開口
部の側壁に均一に堆積する。
る絶縁膜の開口部に露出する領域にイオンを照射して、
開口部の側壁に金属配線層を構成する金属を含み金属配
線層と前記絶縁膜との間の拡散を防止するバリア層を形
成するため、バリア層を形成する物質は開口部の底部か
ら供給される。従来のようにスパッタ法等によってバリ
ア層を形成する場合には、バリア層を形成する物質は上
方から供給されるため開口部の入口周辺部に多く付着し
て、オーバーハング部が形成されると共に開口部の側壁
における底部近傍の領域には殆ど付着しないという現象
があったが、請求項１の発明のようにバリア層を形成す
る物質を開口部の底部から供給すると、バリア層は開口
部の側壁に均一に堆積する。
【００１７】尚、開口部が金属配線層を踏み外している
場合には、バリア層は開口部の側壁のみならず、開口部
における金属配線層の側方の底部にも形成される。
場合には、バリア層は開口部の側壁のみならず、開口部
における金属配線層の側方の底部にも形成される。
【００１８】請求項２の発明は、請求項１の構成に、前
記配線層形成工程における前記金属配線層を構成する金
属は、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ及びＴｉのう
ちの少なくとも１つを含む構成を付加するものである。
記配線層形成工程における前記金属配線層を構成する金
属は、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ及びＴｉのう
ちの少なくとも１つを含む構成を付加するものである。
【００１９】請求項３の発明は、請求項１の構成に、前
記配線層形成工程における前記金属配線層を構成する金
属はＡｌ又はＡｌを含む合金であり、前記バリア層形成
工程は、希ガス又は窒素元素及びフッ素元素のうちの少
なくとも１つを含むガスより発生したイオンを照射する
窒素ガス及びフッ素ガスのうちの少なくとも１つを含む
ガスより発生したイオンを照射する工程を含む構成を付
加するものである。
記配線層形成工程における前記金属配線層を構成する金
属はＡｌ又はＡｌを含む合金であり、前記バリア層形成
工程は、希ガス又は窒素元素及びフッ素元素のうちの少
なくとも１つを含むガスより発生したイオンを照射する
窒素ガス及びフッ素ガスのうちの少なくとも１つを含む
ガスより発生したイオンを照射する工程を含む構成を付
加するものである。
【００２０】請求項４の発明は、請求項１の構成に、前
記配線層形成工程における前記金属配線層を構成する金
属はＡｌ又はＡｌを含む合金であり、前記バリア層形成
工程は、フレオンガスより発生したイオンを照射する工
程を含む構成を付加するものである。
記配線層形成工程における前記金属配線層を構成する金
属はＡｌ又はＡｌを含む合金であり、前記バリア層形成
工程は、フレオンガスより発生したイオンを照射する工
程を含む構成を付加するものである。
【００２１】請求項５の発明は、請求項１の構成に、前
記配線層形成工程における前記金属配線層を構成する金
属はＷ又はＷを含む合金であり、前記バリア層形成工程
は、窒素元素を含むガスより発生したイオンを照射する
工程を含む構成を付加するものである。
記配線層形成工程における前記金属配線層を構成する金
属はＷ又はＷを含む合金であり、前記バリア層形成工程
は、窒素元素を含むガスより発生したイオンを照射する
工程を含む構成を付加するものである。
【００２２】請求項６の発明は、請求項１の構成に、前
記配線層形成工程における前記金属配線層を構成する金
属はＴｉ又はＴｉを含む合金であり、前記バリア層形成
工程は、窒素元素を含むガスより発生したイオンを照射
する工程を含む構成を付加するものである。
記配線層形成工程における前記金属配線層を構成する金
属はＴｉ又はＴｉを含む合金であり、前記バリア層形成
工程は、窒素元素を含むガスより発生したイオンを照射
する工程を含む構成を付加するものである。
【００２３】具体的に請求項７の発明が講じた解決手段
は、半導体装置の製造方法を、半導体基板上に金属配線
層を形成する配線層形成工程と、前記金属配線層の上に
被膜を形成する被膜形成工程と、前記被膜を含む前記半
導体基板上に、前記金属配線層の上方に開口部を有する
絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記被膜における
前記絶縁膜の開口部に露出する領域にイオンを照射し
て、該開口部の側壁に前記被膜を構成する材料を含み前
記金属配線層と前記絶縁膜との間の拡散を防止するバリ
ア層を形成するバリア層形成工程と、前記バリア層が形
成された前記開口部に金属を充填して金属層を形成する
金属層形成工程とを備えている構成とするものである。
は、半導体装置の製造方法を、半導体基板上に金属配線
層を形成する配線層形成工程と、前記金属配線層の上に
被膜を形成する被膜形成工程と、前記被膜を含む前記半
導体基板上に、前記金属配線層の上方に開口部を有する
絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記被膜における
前記絶縁膜の開口部に露出する領域にイオンを照射し
て、該開口部の側壁に前記被膜を構成する材料を含み前
記金属配線層と前記絶縁膜との間の拡散を防止するバリ
ア層を形成するバリア層形成工程と、前記バリア層が形
成された前記開口部に金属を充填して金属層を形成する
金属層形成工程とを備えている構成とするものである。
【００２４】請求項７の構成により、被膜における絶縁
膜の開口部に露出する領域にイオンを照射して、開口部
の側壁に被膜を構成する材料を含み金属配線層と絶縁膜
との間の拡散を防止するバリア層を形成するため、バリ
ア層を形成する物質は開口部の底部から供給されるの
で、バリア層は開口部の側壁に均一に堆積する。
膜の開口部に露出する領域にイオンを照射して、開口部
の側壁に被膜を構成する材料を含み金属配線層と絶縁膜
との間の拡散を防止するバリア層を形成するため、バリ
ア層を形成する物質は開口部の底部から供給されるの
で、バリア層は開口部の側壁に均一に堆積する。
【００２５】尚、開口部が金属配線層を踏み外している
場合には、バリア層は開口部の側壁のみならず、開口部
における金属配線層の側方の底部にも形成される。
場合には、バリア層は開口部の側壁のみならず、開口部
における金属配線層の側方の底部にも形成される。
【００２６】請求項８の発明は、請求項７の構成に、前
記被膜形成工程における被膜は絶縁性を有しており、前
記バリア層形成工程は、前記被膜における前記開口部に
露出している領域を除去する工程を含む構成を付加する
ものである。
記被膜形成工程における被膜は絶縁性を有しており、前
記バリア層形成工程は、前記被膜における前記開口部に
露出している領域を除去する工程を含む構成を付加する
ものである。
【００２７】具体的に請求項９の発明が講じた解決手段
は、半導体装置の製造方法を、半導体基板上に金属配線
層を形成する配線層形成工程と、前記金属配線層を含む
前記半導体基板上に、前記金属配線層の上に開口部を有
する絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記金属配線
層における前記絶縁膜の開口部に露出する領域に被膜を
形成する被膜形成工程と、前記被膜にイオンを照射し
て、前記開口部の側壁に前記被膜を構成する材料を含み
前記金属配線層と前記絶縁膜との間の拡散を防止するバ
リア層を形成するバリア層形成工程と、前記バリア層が
形成された前記開口部に金属を充填して金属層を形成す
る金属層形成工程とを備えている構成とするものであ
る。
は、半導体装置の製造方法を、半導体基板上に金属配線
層を形成する配線層形成工程と、前記金属配線層を含む
前記半導体基板上に、前記金属配線層の上に開口部を有
する絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記金属配線
層における前記絶縁膜の開口部に露出する領域に被膜を
形成する被膜形成工程と、前記被膜にイオンを照射し
て、前記開口部の側壁に前記被膜を構成する材料を含み
前記金属配線層と前記絶縁膜との間の拡散を防止するバ
リア層を形成するバリア層形成工程と、前記バリア層が
形成された前記開口部に金属を充填して金属層を形成す
る金属層形成工程とを備えている構成とするものであ
る。
【００２８】請求項９の構成により、絶縁膜の開口部に
形成された被膜にイオンを照射して、開口部の側壁に被
膜を構成する材料を含み金属配線層と絶縁膜との間の拡
散を防止するバリア層を形成するため、バリア層を形成
する物質は開口部の底部から供給されるので、バリア層
は開口部の側壁に均一に堆積する。
形成された被膜にイオンを照射して、開口部の側壁に被
膜を構成する材料を含み金属配線層と絶縁膜との間の拡
散を防止するバリア層を形成するため、バリア層を形成
する物質は開口部の底部から供給されるので、バリア層
は開口部の側壁に均一に堆積する。
【００２９】尚、開口部が金属配線層を踏み外している
場合には、バリア層は開口部の側壁のみならず、開口部
における金属配線層の側方の底部にも形成される。
場合には、バリア層は開口部の側壁のみならず、開口部
における金属配線層の側方の底部にも形成される。
【００３０】請求項１０の発明は、請求項７又は９の構
成に、前記バリア層形成工程と前記金属層形成工程との
間に、前記バリア層が形成された前記開口部の側壁を含
む前記金属配線層と前記絶縁膜との間の拡散を防止する
バリア性被膜を形成するバリア性被膜形成工程をさらに
備え、前記金属層形成工程は、前記バリア性被膜が形成
された前記開口部に金属を充填して前記金属層を形成す
る工程を含む構成を付加するものである。
成に、前記バリア層形成工程と前記金属層形成工程との
間に、前記バリア層が形成された前記開口部の側壁を含
む前記金属配線層と前記絶縁膜との間の拡散を防止する
バリア性被膜を形成するバリア性被膜形成工程をさらに
備え、前記金属層形成工程は、前記バリア性被膜が形成
された前記開口部に金属を充填して前記金属層を形成す
る工程を含む構成を付加するものである。
【００３１】請求項１１の発明は、請求項７又は９の構
成に、前記被膜形成工程における前記被膜を構成する材
料は、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ及びＴｉのう
ちの少なくとも１つを含む構成を付加するものである。
成に、前記被膜形成工程における前記被膜を構成する材
料は、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ及びＴｉのう
ちの少なくとも１つを含む構成を付加するものである。
【００３２】請求項１２の発明は、請求項７又は９の構
成に、前記被膜形成工程における前記被膜を構成する材
料はＡｌ又はＡｌを含む合金であり、前記バリア層形成
工程は、希ガス又は窒素元素及びフッ素元素のうちの少
なくとも１つを含むガスより発生したイオンを照射する
工程を含む構成を付加するものである。
成に、前記被膜形成工程における前記被膜を構成する材
料はＡｌ又はＡｌを含む合金であり、前記バリア層形成
工程は、希ガス又は窒素元素及びフッ素元素のうちの少
なくとも１つを含むガスより発生したイオンを照射する
工程を含む構成を付加するものである。
【００３３】請求項１３の発明は、請求項７又は９の構
成に、前記被膜形成工程における前記被膜を構成する材
料はＡｌ又はＡｌを含む合金であり、前記バリア層形成
工程は、フレオンガスより発生したイオンを照射する工
程を含む構成を付加するものである。
成に、前記被膜形成工程における前記被膜を構成する材
料はＡｌ又はＡｌを含む合金であり、前記バリア層形成
工程は、フレオンガスより発生したイオンを照射する工
程を含む構成を付加するものである。
【００３４】請求項１４の発明は、請求項７又は９の構
成に、前記被膜形成工程における前記被膜を構成する材
料はＷ又はＷを含む合金であり、前記バリア層形成工程
は、窒素元素を含むガスより発生したイオンを照射する
工程を含む構成を付加するものである。
成に、前記被膜形成工程における前記被膜を構成する材
料はＷ又はＷを含む合金であり、前記バリア層形成工程
は、窒素元素を含むガスより発生したイオンを照射する
工程を含む構成を付加するものである。
【００３５】請求項１５の発明は、請求項７又は９の構
成に、前記被膜形成工程における前記被膜を構成する材
料はＴｉ又はＴｉを含む合金であり、前記バリア層形成
工程は、窒素元素を含むガスより発生したイオンを照射
する工程を含む構成を付加するものである。
成に、前記被膜形成工程における前記被膜を構成する材
料はＴｉ又はＴｉを含む合金であり、前記バリア層形成
工程は、窒素元素を含むガスより発生したイオンを照射
する工程を含む構成を付加するものである。
【００３６】請求項１６の発明は、請求項７又は９の構
成に、前記被膜形成工程における前記被膜はシリコン窒
化膜であり、前記バリア層形成工程は、希ガス又は窒素
元素を含むガスより発生したイオンを照射する工程を含
む構成を付加するものである。
成に、前記被膜形成工程における前記被膜はシリコン窒
化膜であり、前記バリア層形成工程は、希ガス又は窒素
元素を含むガスより発生したイオンを照射する工程を含
む構成を付加するものである。
【００３７】請求項１７の発明は、請求項１、７又は９
の構成に、前記絶縁膜形成工程は、前記金属配線層の上
に開口部を有すると共に該開口部の上に該開口部と連続
する凹状溝を有する前記絶縁膜を形成する工程を含み、
前記金属層形成工程は、前記絶縁膜の前記開口部及び凹
状溝に金属を充填して、前記開口部に前記金属層を形成
すると共に前記凹状溝に上層の金属配線層を形成する工
程を含む構成を付加するものである。
の構成に、前記絶縁膜形成工程は、前記金属配線層の上
に開口部を有すると共に該開口部の上に該開口部と連続
する凹状溝を有する前記絶縁膜を形成する工程を含み、
前記金属層形成工程は、前記絶縁膜の前記開口部及び凹
状溝に金属を充填して、前記開口部に前記金属層を形成
すると共に前記凹状溝に上層の金属配線層を形成する工
程を含む構成を付加するものである。
【００３８】請求項１８の発明は、請求項１、７又は９
の発明に、前記金属層形成工程は、前記開口部に露出す
る前記金属配線層の上に選択成長法により前記金属層を
形成する工程を含む構成を付加するものである。
の発明に、前記金属層形成工程は、前記開口部に露出す
る前記金属配線層の上に選択成長法により前記金属層を
形成する工程を含む構成を付加するものである。
【００３９】請求項１９の発明は、請求項１、７又は９
の構成に、前記金属層形成工程は、前記開口部に銅を充
填して前記金属層を形成する工程を含む構成を付加する
ものである。
の構成に、前記金属層形成工程は、前記開口部に銅を充
填して前記金属層を形成する工程を含む構成を付加する
ものである。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態の半導
体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明す
る。
体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明す
る。
【００４１】（第１実施形態）以下、図１及び図２を参
照しながら本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製
造方法について説明する。第１実施形態は、アルミニウ
ムよりなる下層の配線層とアルミニウムよりなる上層の
配線層とを銅よりなるコンタクトにより接続する場合で
ある。
照しながら本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製
造方法について説明する。第１実施形態は、アルミニウ
ムよりなる下層の配線層とアルミニウムよりなる上層の
配線層とを銅よりなるコンタクトにより接続する場合で
ある。
【００４２】まず、図１（ａ）に示すように、シリコン
等よりなりトランジスタ素子や容量素子等のＬＳＩを構
成する各素子（図示は省略している）が形成されている
半導体基板１００の上に絶縁膜１０１を堆積した後、該
絶縁膜１０１の上に、下層から順次堆積された第１のチ
タン膜１０２、第１のアルミニウム膜１０３及び第１の
窒化チタン膜１０４よりなる第１の金属配線層１０５を
形成する。
等よりなりトランジスタ素子や容量素子等のＬＳＩを構
成する各素子（図示は省略している）が形成されている
半導体基板１００の上に絶縁膜１０１を堆積した後、該
絶縁膜１０１の上に、下層から順次堆積された第１のチ
タン膜１０２、第１のアルミニウム膜１０３及び第１の
窒化チタン膜１０４よりなる第１の金属配線層１０５を
形成する。
【００４３】次に、図１（ｂ）に示すように、第１の金
属配線層１０５及び絶縁膜１０１の上に全面に亘って層
間絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０６を堆積した後、
シリコン酸化膜１０６に対してフォトリソグラフィ及び
ドライエッチングを行なうことにより、第１の金属配線
層１０５を構成する第１のアルミニウム膜１０３に達す
るスルーホール１０７を形成する。
属配線層１０５及び絶縁膜１０１の上に全面に亘って層
間絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０６を堆積した後、
シリコン酸化膜１０６に対してフォトリソグラフィ及び
ドライエッチングを行なうことにより、第１の金属配線
層１０５を構成する第１のアルミニウム膜１０３に達す
るスルーホール１０７を形成する。
【００４４】次に、図１（ｃ）に示すように、Ｃ2 Ｆ6
等のフレオンを含むガスのプラズマを第１のアルミニウ
ム膜１０３に照射することにより、スルーホール１０７
の底部に露出している第１のアルミニウム膜１０３のア
ルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させて、スルーホール１
０７の側壁にバリア層となるアルミニウムとＣ2 Ｆ6と
の反応により生成されたポリマーの膜１０８を堆積す
る。
等のフレオンを含むガスのプラズマを第１のアルミニウ
ム膜１０３に照射することにより、スルーホール１０７
の底部に露出している第１のアルミニウム膜１０３のア
ルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させて、スルーホール１
０７の側壁にバリア層となるアルミニウムとＣ2 Ｆ6と
の反応により生成されたポリマーの膜１０８を堆積す
る。
【００４５】次に、図２（ａ）に示すように、選択的化
学気相成長（ＣＶＤ）法により、スルーホール１０７の
内部にのみコンタクトとなる銅膜１０９を堆積する。こ
の場合、選択ＣＶＤ法の条件を適当に設定することによ
り、スルーホール１０７の底部に露出している第１のア
ルミニウム膜１０３と反応させて銅層を成長させた後、
該銅層の上に引き続き銅層を成長させることにより、銅
膜１０９を堆積することができる。尚、銅膜１０９を堆
積する前に、Ａｒのプラズマ等によりスルーホール１０
７の底部に露出する第１のアルミニウム膜１０３の表面
に対して清浄を行なってもよい。
学気相成長（ＣＶＤ）法により、スルーホール１０７の
内部にのみコンタクトとなる銅膜１０９を堆積する。こ
の場合、選択ＣＶＤ法の条件を適当に設定することによ
り、スルーホール１０７の底部に露出している第１のア
ルミニウム膜１０３と反応させて銅層を成長させた後、
該銅層の上に引き続き銅層を成長させることにより、銅
膜１０９を堆積することができる。尚、銅膜１０９を堆
積する前に、Ａｒのプラズマ等によりスルーホール１０
７の底部に露出する第１のアルミニウム膜１０３の表面
に対して清浄を行なってもよい。
【００４６】次に、図２（ｂ）に示すように、銅膜１０
９及びシリコン酸化膜１０６の上に、下層から順次堆積
された第２のチタン膜１１０、第２のアルミニウム膜１
１１及び第２の窒化チタン膜１１２よりなる第２の金属
配線層１１３を形成する。
９及びシリコン酸化膜１０６の上に、下層から順次堆積
された第２のチタン膜１１０、第２のアルミニウム膜１
１１及び第２の窒化チタン膜１１２よりなる第２の金属
配線層１１３を形成する。
【００４７】第１の実施形態によると、Ｃ2 Ｆ6 等のフ
レオンを含むガスのプラズマを第１のアルミニウム膜１
０３に照射することにより、スルーホール１０７の底部
に露出している第１のアルミニウム膜１０３のアルミニ
ウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させてアルミニウムとＣ2 Ｆ6
との反応により生成されたポリマーを生成し、生成され
たポリマーよりなる膜１０８をスルーホール１０７の側
壁に堆積するので、スルーホール１０７の側壁には薄く
て均一な膜厚を有するアルミニウムとＣ2 Ｆ6との反応
により生成されたポリマーよりなる膜１０８を形成する
ことができる。このため、後に加熱工程が行なわれて
も、銅膜１０９の酸化が前記のポリマーよりなる膜１０
８に阻止されるので、コンタクトとなる銅膜１０９の抵
抗が高くなる事態を回避することができる。
レオンを含むガスのプラズマを第１のアルミニウム膜１
０３に照射することにより、スルーホール１０７の底部
に露出している第１のアルミニウム膜１０３のアルミニ
ウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させてアルミニウムとＣ2 Ｆ6
との反応により生成されたポリマーを生成し、生成され
たポリマーよりなる膜１０８をスルーホール１０７の側
壁に堆積するので、スルーホール１０７の側壁には薄く
て均一な膜厚を有するアルミニウムとＣ2 Ｆ6との反応
により生成されたポリマーよりなる膜１０８を形成する
ことができる。このため、後に加熱工程が行なわれて
も、銅膜１０９の酸化が前記のポリマーよりなる膜１０
８に阻止されるので、コンタクトとなる銅膜１０９の抵
抗が高くなる事態を回避することができる。
【００４８】また、アスペクト比が高く且つ側壁にバリ
ア層（密着層）が形成されているスルーホール１０７に
おいて全面ＣＶＤ法により銅層を成長させようとする
と、スルーホール１０７の側壁においても銅層が成長す
るため、堆積された銅膜１０９の内部にボイドが形成さ
れてしまうが、第１実施形態のように、スルーホール１
０７の側壁に薄くて均一な膜厚を有するアルミニウムと
Ｃ2 Ｆ6 との反応により生成されたポリマーの膜１０８
を堆積した後、スルーホール１０７の底部に銅層を成長
させると、スルーホール１０７の側壁においては銅層が
成長しないために、ボイドを有しない銅膜１０９を選択
ＣＶＤ法により堆積することができる。
ア層（密着層）が形成されているスルーホール１０７に
おいて全面ＣＶＤ法により銅層を成長させようとする
と、スルーホール１０７の側壁においても銅層が成長す
るため、堆積された銅膜１０９の内部にボイドが形成さ
れてしまうが、第１実施形態のように、スルーホール１
０７の側壁に薄くて均一な膜厚を有するアルミニウムと
Ｃ2 Ｆ6 との反応により生成されたポリマーの膜１０８
を堆積した後、スルーホール１０７の底部に銅層を成長
させると、スルーホール１０７の側壁においては銅層が
成長しないために、ボイドを有しない銅膜１０９を選択
ＣＶＤ法により堆積することができる。
【００４９】（第２実施形態）以下、図３〜図５に基づ
いて本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法
について説明する。第２実施形態は、銅よりなる下層の
配線層と銅よりなる上層の配線層とを銅よりなるコンタ
クトにより接続する場合である。
いて本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法
について説明する。第２実施形態は、銅よりなる下層の
配線層と銅よりなる上層の配線層とを銅よりなるコンタ
クトにより接続する場合である。
【００５０】まず、図３（ａ）に示すように、半導体基
板２００の上に絶縁膜２０１を堆積した後、該絶縁膜２
０１の上に第１のシリコン酸化膜２０２を堆積する。そ
の後、第１のシリコン酸化膜２０２に下層の配線領域と
なる凹部を形成した後、例えばＣＶＤ法により全面に亘
って第１のアルミニウム膜２０３及び第１の銅膜２０４
を順次堆積する。
板２００の上に絶縁膜２０１を堆積した後、該絶縁膜２
０１の上に第１のシリコン酸化膜２０２を堆積する。そ
の後、第１のシリコン酸化膜２０２に下層の配線領域と
なる凹部を形成した後、例えばＣＶＤ法により全面に亘
って第１のアルミニウム膜２０３及び第１の銅膜２０４
を順次堆積する。
【００５１】次に、図３（ｂ）に示すように、第１のア
ルミニウム膜２０３及び第１の銅膜２０４に対して化学
機械研磨（ＣＭＰ）を行なって第１のシリコン酸化膜２
０２の表面に露出している第１のアルミニウム膜２０３
及び第１の銅膜２０４を除去することにより、第１のア
ルミニウム膜２０３及び第１の銅膜２０４よりなる第１
の金属配線層２０５を形成する。
ルミニウム膜２０３及び第１の銅膜２０４に対して化学
機械研磨（ＣＭＰ）を行なって第１のシリコン酸化膜２
０２の表面に露出している第１のアルミニウム膜２０３
及び第１の銅膜２０４を除去することにより、第１のア
ルミニウム膜２０３及び第１の銅膜２０４よりなる第１
の金属配線層２０５を形成する。
【００５２】次に、図３（ｃ）に示すように、第１の金
属配線層２０５の上に選択的に第２のアルミニウム膜２
０６を形成する。
属配線層２０５の上に選択的に第２のアルミニウム膜２
０６を形成する。
【００５３】次に、図４（ａ）に示すように、第１のシ
リコン酸化膜２０２及び第２のアルミニウム膜２０６の
上に全面に亘って第２のシリコン酸化膜２０７及び第３
のシリコン酸化膜２０８を順次堆積した後、第２のシリ
コン酸化膜２０７にスルーホール２０９を形成すると共
に第３のシリコン酸化膜２０８に上層の配線領域となる
開口部２１０を形成する。
リコン酸化膜２０２及び第２のアルミニウム膜２０６の
上に全面に亘って第２のシリコン酸化膜２０７及び第３
のシリコン酸化膜２０８を順次堆積した後、第２のシリ
コン酸化膜２０７にスルーホール２０９を形成すると共
に第３のシリコン酸化膜２０８に上層の配線領域となる
開口部２１０を形成する。
【００５４】次に、図４（ｂ）に示すように、Ｃ2 Ｆ6
等のフレオンを含むガスのプラズマを第２のアルミニウ
ム膜２０６に照射することにより、スルーホール２０９
の底部に露出している第２のアルミニウム膜２０６のア
ルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させる。このようにする
と、第１の金属配線層２０５を構成する第１の銅膜２０
４が露出すると共に、スルーホール２０９の側壁にアル
ミニウムとＣ2 Ｆ6 との反応により生成されたバリア層
となるポリマーの膜２１１が堆積される。
等のフレオンを含むガスのプラズマを第２のアルミニウ
ム膜２０６に照射することにより、スルーホール２０９
の底部に露出している第２のアルミニウム膜２０６のア
ルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させる。このようにする
と、第１の金属配線層２０５を構成する第１の銅膜２０
４が露出すると共に、スルーホール２０９の側壁にアル
ミニウムとＣ2 Ｆ6 との反応により生成されたバリア層
となるポリマーの膜２１１が堆積される。
【００５５】次に、図５（ａ）に示すように、選択ＣＶ
Ｄ法によりスルーホール２０９の内部にのみコンタクト
となる第２の銅膜２１２を堆積する。尚、第２の銅膜２
１２の堆積前に、Ａｒのプラズマ等によりスルーホール
２０９の底部に露出している第１の金属配線層２０５の
表面を清浄してもよい。
Ｄ法によりスルーホール２０９の内部にのみコンタクト
となる第２の銅膜２１２を堆積する。尚、第２の銅膜２
１２の堆積前に、Ａｒのプラズマ等によりスルーホール
２０９の底部に露出している第１の金属配線層２０５の
表面を清浄してもよい。
【００５６】次に、図５（ｂ）に示すように、第３のシ
リコン酸化膜２０８の開口部２１０を含む全面に亘って
例えばＣＶＤ法により窒化チタン膜２１３及び第３の銅
膜２１４を順次堆積した後、例えばＣＭＰを行なって第
３のシリコン酸化膜２０８の表面に露出している窒化チ
タン膜２１３及び第３の銅膜２１４を除去することによ
り、窒化チタン膜２１３及び第３の銅膜２１４よりなる
第２の金属配線層２１５を形成する。その後、第３のシ
リコン酸化膜２０８及び第２の金属配線層２１５の上に
全面に亘って保護膜としてのシリコン窒化膜２１６を堆
積する。
リコン酸化膜２０８の開口部２１０を含む全面に亘って
例えばＣＶＤ法により窒化チタン膜２１３及び第３の銅
膜２１４を順次堆積した後、例えばＣＭＰを行なって第
３のシリコン酸化膜２０８の表面に露出している窒化チ
タン膜２１３及び第３の銅膜２１４を除去することによ
り、窒化チタン膜２１３及び第３の銅膜２１４よりなる
第２の金属配線層２１５を形成する。その後、第３のシ
リコン酸化膜２０８及び第２の金属配線層２１５の上に
全面に亘って保護膜としてのシリコン窒化膜２１６を堆
積する。
【００５７】（第３実施形態）以下、図６及び図７に基
づいて本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方
法について説明する。第３実施形態は、アルミニウムよ
りなる下層の配線層とアルミニウムよりなる上層の配線
層とを銅よりなるコンタクトにより接続する場合であ
る。
づいて本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方
法について説明する。第３実施形態は、アルミニウムよ
りなる下層の配線層とアルミニウムよりなる上層の配線
層とを銅よりなるコンタクトにより接続する場合であ
る。
【００５８】まず、図６（ａ）に示すように、半導体基
板３００の上に絶縁膜３０１を堆積した後、該絶縁膜３
０１の上に第１のアルミニウム膜３０２及び第１の銅膜
３０３を順次堆積し、その後、第１のアルミニウム膜３
０２及び第１の銅膜３０３に対してドライエッチングを
施して第１のアルミニウム膜３０２及び第１の銅膜３０
３よりなる第１の金属配線層３０４を形成する。次に、
第１の金属配線層３０４の側面及び上面に第２のアルミ
ニウム膜３０５を堆積した後、全面に亘って第１のシリ
コン酸化膜３０６を堆積し、その後、第１のシリコン酸
化膜３０６に対してスルーホール３０７を形成する。
板３００の上に絶縁膜３０１を堆積した後、該絶縁膜３
０１の上に第１のアルミニウム膜３０２及び第１の銅膜
３０３を順次堆積し、その後、第１のアルミニウム膜３
０２及び第１の銅膜３０３に対してドライエッチングを
施して第１のアルミニウム膜３０２及び第１の銅膜３０
３よりなる第１の金属配線層３０４を形成する。次に、
第１の金属配線層３０４の側面及び上面に第２のアルミ
ニウム膜３０５を堆積した後、全面に亘って第１のシリ
コン酸化膜３０６を堆積し、その後、第１のシリコン酸
化膜３０６に対してスルーホール３０７を形成する。
【００５９】次に、図６（ｂ）に示すように、Ｃ2 Ｆ6
等のフレオンを含むガスのプラズマを第２のアルミニウ
ム膜３０５に照射することにより、スルーホール３０７
の底部に露出している第２のアルミニウム膜３０５のア
ルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させる。このようにする
と、第１の金属配線層３０４を構成する第１の銅膜３０
３が露出すると共に、スルーホール３０７の側壁にアル
ミニウムとＣ2 Ｆ6 との反応により生成されたバリア層
となるポリマーの膜３０８が堆積される。
等のフレオンを含むガスのプラズマを第２のアルミニウ
ム膜３０５に照射することにより、スルーホール３０７
の底部に露出している第２のアルミニウム膜３０５のア
ルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させる。このようにする
と、第１の金属配線層３０４を構成する第１の銅膜３０
３が露出すると共に、スルーホール３０７の側壁にアル
ミニウムとＣ2 Ｆ6 との反応により生成されたバリア層
となるポリマーの膜３０８が堆積される。
【００６０】次に、図７（ａ）に示すように、選択ＣＶ
Ｄ法によりスルーホール３０７の内部にのみ第２の銅膜
３０９を堆積する。尚、第２の銅膜３０９の堆積前に、
Ａｒのプラズマ等によりスルーホール３０７の底部に露
出している第１の金属配線層３０４の表面を清浄しても
よい。
Ｄ法によりスルーホール３０７の内部にのみ第２の銅膜
３０９を堆積する。尚、第２の銅膜３０９の堆積前に、
Ａｒのプラズマ等によりスルーホール３０７の底部に露
出している第１の金属配線層３０４の表面を清浄しても
よい。
【００６１】次に、図７（ｂ）に示すように、全面に亘
って例えばＣＶＤ法により下層から順次チタン膜３１
０、第３のアルミニウム膜３１１及び窒化チタン膜３１
２を順次堆積した後、チタン膜３１０、第３のアルミニ
ウム膜３１１及び窒化チタン膜３１２に対してエッチン
グを行なって第２の金属配線層３１３を形成する。
って例えばＣＶＤ法により下層から順次チタン膜３１
０、第３のアルミニウム膜３１１及び窒化チタン膜３１
２を順次堆積した後、チタン膜３１０、第３のアルミニ
ウム膜３１１及び窒化チタン膜３１２に対してエッチン
グを行なって第２の金属配線層３１３を形成する。
【００６２】（第４実施形態）以下、図８〜図１０に基
づいて本発明の第４実施形態に係る半導体装置の製造方
法について説明する。第４実施形態は、第２実施形態と
同様に、銅よりなる下層の配線層と銅よりなる上層の配
線層とを銅よりなるコンタクトにより接続する場合であ
るが、微細化が進み下層配線層とスルーホールとの間の
マージンが十分にとれず、スルーホールが下層配線層を
踏み外した場合の例である。
づいて本発明の第４実施形態に係る半導体装置の製造方
法について説明する。第４実施形態は、第２実施形態と
同様に、銅よりなる下層の配線層と銅よりなる上層の配
線層とを銅よりなるコンタクトにより接続する場合であ
るが、微細化が進み下層配線層とスルーホールとの間の
マージンが十分にとれず、スルーホールが下層配線層を
踏み外した場合の例である。
【００６３】まず、図８（ａ）に示すように、半導体基
板４００の上に絶縁膜４０１を堆積した後、該絶縁膜４
０１の上に第１のシリコン酸化膜４０２を堆積する。そ
の後、第１のシリコン酸化膜４０２に下層の配線領域と
なる凹部を形成した後、例えばＣＶＤ法により全面に亘
って第１のアルミニウム膜４０３及び第１の銅膜４０４
を順次堆積する。
板４００の上に絶縁膜４０１を堆積した後、該絶縁膜４
０１の上に第１のシリコン酸化膜４０２を堆積する。そ
の後、第１のシリコン酸化膜４０２に下層の配線領域と
なる凹部を形成した後、例えばＣＶＤ法により全面に亘
って第１のアルミニウム膜４０３及び第１の銅膜４０４
を順次堆積する。
【００６４】次に、図８（ｂ）に示すように、第１のア
ルミニウム膜４０３及び第１の銅膜４０４に対してＣＭ
Ｐを行なって第１のシリコン酸化膜４０２の表面に露出
している第１のアルミニウム膜４０３及び第１の銅膜４
０４を除去することにより、第１のアルミニウム膜４０
３及び第１の銅膜４０４よりなる第１の金属配線層４０
５を形成する。
ルミニウム膜４０３及び第１の銅膜４０４に対してＣＭ
Ｐを行なって第１のシリコン酸化膜４０２の表面に露出
している第１のアルミニウム膜４０３及び第１の銅膜４
０４を除去することにより、第１のアルミニウム膜４０
３及び第１の銅膜４０４よりなる第１の金属配線層４０
５を形成する。
【００６５】次に、図８（ｃ）に示すように、第１の金
属配線層４０５の上に選択的に第２のアルミニウム膜４
０６を形成する。
属配線層４０５の上に選択的に第２のアルミニウム膜４
０６を形成する。
【００６６】次に、図９（ａ）に示すように、第１のシ
リコン酸化膜４０２及び第２のアルミニウム膜４０６の
上に全面に亘って第２のシリコン酸化膜４０７及び第３
のシリコン酸化膜４０８を順次堆積した後、第２のシリ
コン酸化膜４０７にスルーホール４０９を形成すると共
に第３のシリコン酸化膜４０８に上層の配線領域となる
開口部４１０を形成する。この場合、第４実施形態にお
いては、スルーホール４０９が第１の金属配線層４０５
を踏み外しており、第１の金属配線層４０５の側面にも
スルーホール４０９が形成されている。
リコン酸化膜４０２及び第２のアルミニウム膜４０６の
上に全面に亘って第２のシリコン酸化膜４０７及び第３
のシリコン酸化膜４０８を順次堆積した後、第２のシリ
コン酸化膜４０７にスルーホール４０９を形成すると共
に第３のシリコン酸化膜４０８に上層の配線領域となる
開口部４１０を形成する。この場合、第４実施形態にお
いては、スルーホール４０９が第１の金属配線層４０５
を踏み外しており、第１の金属配線層４０５の側面にも
スルーホール４０９が形成されている。
【００６７】次に、図９（ｂ）に示すように、Ｃ2 Ｆ6
等のフレオンを含むガスのプラズマを第２のアルミニウ
ム膜４０６に照射することにより、スルーホール４０９
の底部に露出している第２のアルミニウム膜４０６のア
ルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させる。このようにする
と、第１の金属配線層４０５を構成する第１の銅膜４０
４の上面及び側面の各一部分が露出すると共に、スルー
ホール４０９の側壁及びスルーホール４０９における第
１の金属配線層４０５の側方の底部に、アルミニウムと
Ｃ2 Ｆ6 との反応により生成されたバリア層となるポリ
マーの膜４１１が堆積される。
等のフレオンを含むガスのプラズマを第２のアルミニウ
ム膜４０６に照射することにより、スルーホール４０９
の底部に露出している第２のアルミニウム膜４０６のア
ルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させる。このようにする
と、第１の金属配線層４０５を構成する第１の銅膜４０
４の上面及び側面の各一部分が露出すると共に、スルー
ホール４０９の側壁及びスルーホール４０９における第
１の金属配線層４０５の側方の底部に、アルミニウムと
Ｃ2 Ｆ6 との反応により生成されたバリア層となるポリ
マーの膜４１１が堆積される。
【００６８】次に、図１０（ａ）に示すように、選択Ｃ
ＶＤ法によりスルーホール４０９の内部にのみコンタク
トなる第２の銅膜４１２を堆積する。尚、第２の銅膜４
１２の堆積前に、Ａｒのプラズマ等によりスルーホール
４０９の底部に露出している第１の金属配線層４０５の
表面を清浄してもよい。
ＶＤ法によりスルーホール４０９の内部にのみコンタク
トなる第２の銅膜４１２を堆積する。尚、第２の銅膜４
１２の堆積前に、Ａｒのプラズマ等によりスルーホール
４０９の底部に露出している第１の金属配線層４０５の
表面を清浄してもよい。
【００６９】次に、図１０（ｂ）に示すように、第３の
シリコン酸化膜４０８の開口部４１０を含む全面に亘っ
て例えばＣＶＤ法により窒化チタン膜４１３及び第３の
銅膜４１４を順次堆積した後、例えばＣＭＰにより第３
のシリコン酸化膜４０８の表面に露出している窒化チタ
ン膜４１３及び第３の銅膜４１４を除去することによ
り、窒化チタン膜４１３及び第３の銅膜４１４よりなる
第２の金属配線層４１５を形成する。その後、第３のシ
リコン酸化膜４０８及び第２の金属配線層４１５の上に
全面に亘って保護膜としてのシリコン窒化膜４１６を堆
積する。
シリコン酸化膜４０８の開口部４１０を含む全面に亘っ
て例えばＣＶＤ法により窒化チタン膜４１３及び第３の
銅膜４１４を順次堆積した後、例えばＣＭＰにより第３
のシリコン酸化膜４０８の表面に露出している窒化チタ
ン膜４１３及び第３の銅膜４１４を除去することによ
り、窒化チタン膜４１３及び第３の銅膜４１４よりなる
第２の金属配線層４１５を形成する。その後、第３のシ
リコン酸化膜４０８及び第２の金属配線層４１５の上に
全面に亘って保護膜としてのシリコン窒化膜４１６を堆
積する。
【００７０】スルーホール４０９が第１の金属配線層４
０５を踏み外しており、第１の金属配線層４０５の側面
にもスルーホール４０９が形成されている場合、従来の
方法では、銅の酸化を防止するバリア層を確実に形成す
ることができず、銅の酸化が進行して銅よりなるコンタ
クトの抵抗が上昇してしまう恐れがあったが、第４実施
例においては、スルーホール４０９の側壁にアルミニウ
ムとＣ2 Ｆ6 との反応により生成されたポリマーの膜４
１１よりなるバリア層を確実に堆積できるので、第２の
銅膜４１２の酸化を確実に防止することができ、良好な
コンタクト特性を得ることができる。
０５を踏み外しており、第１の金属配線層４０５の側面
にもスルーホール４０９が形成されている場合、従来の
方法では、銅の酸化を防止するバリア層を確実に形成す
ることができず、銅の酸化が進行して銅よりなるコンタ
クトの抵抗が上昇してしまう恐れがあったが、第４実施
例においては、スルーホール４０９の側壁にアルミニウ
ムとＣ2 Ｆ6 との反応により生成されたポリマーの膜４
１１よりなるバリア層を確実に堆積できるので、第２の
銅膜４１２の酸化を確実に防止することができ、良好な
コンタクト特性を得ることができる。
【００７１】尚、第２〜第４の実施形態における第２の
アルミニウム膜２０６，３０５，４０６に代えて、銅の
酸化を防止できる材料よりなる膜を形成してもよい。
アルミニウム膜２０６，３０５，４０６に代えて、銅の
酸化を防止できる材料よりなる膜を形成してもよい。
【００７２】（第５実施形態）以下、図１１及び図１２
に基づいて本発明の第５実施形態に係る半導体装置の製
造方法について説明する。第５実施形態は、第２実施形
態と同様、銅よりなる下層の配線層と銅よりなる上層の
配線層とを銅よりなるコンタクトにより接続する場合で
あるが、上層配線層の下にシリコン窒化膜が形成されて
いる場合である。
に基づいて本発明の第５実施形態に係る半導体装置の製
造方法について説明する。第５実施形態は、第２実施形
態と同様、銅よりなる下層の配線層と銅よりなる上層の
配線層とを銅よりなるコンタクトにより接続する場合で
あるが、上層配線層の下にシリコン窒化膜が形成されて
いる場合である。
【００７３】まず、図１１（ａ）に示すように、第２実
施例と同様に、半導体基板５００の上に絶縁膜５０１を
堆積した後、該絶縁膜５０１の上に第１のシリコン酸化
膜５０２を堆積する。その後、第１のシリコン酸化膜５
０２に下層の配線領域となる凹部を形成した後、全面に
亘って第１のアルミニウム膜５０３及び第１の銅膜５０
４を順次堆積する。その後、第１のアルミニウム膜５０
３及び第１の銅膜５０４に対してＣＭＰを行なって第１
のシリコン酸化膜５０２の表面に露出している第１のア
ルミニウム膜５０３及び第１の銅膜５０４を除去するこ
とにより、第１のアルミニウム膜５０３及び第１の銅膜
５０４よりなる第１の金属配線層５０５を形成する。そ
の後、第１の金属配線層５０５の上に選択的に第２のア
ルミニウム膜５０６を形成した後、第１のシリコン酸化
膜５０２及び第２のアルミニウム膜５０６の上に全面に
亘って第２のシリコン酸化膜５０７、第１のシリコン窒
化膜５０８及び第３のシリコン酸化膜５０９を順次堆積
した後、第２のシリコン酸化膜５０７及び第１のシリコ
ン窒化膜５０８にスルーホール５１０を形成すると共に
第３のシリコン酸化膜５０９に上層の配線領域となる開
口部５１１を形成する。
施例と同様に、半導体基板５００の上に絶縁膜５０１を
堆積した後、該絶縁膜５０１の上に第１のシリコン酸化
膜５０２を堆積する。その後、第１のシリコン酸化膜５
０２に下層の配線領域となる凹部を形成した後、全面に
亘って第１のアルミニウム膜５０３及び第１の銅膜５０
４を順次堆積する。その後、第１のアルミニウム膜５０
３及び第１の銅膜５０４に対してＣＭＰを行なって第１
のシリコン酸化膜５０２の表面に露出している第１のア
ルミニウム膜５０３及び第１の銅膜５０４を除去するこ
とにより、第１のアルミニウム膜５０３及び第１の銅膜
５０４よりなる第１の金属配線層５０５を形成する。そ
の後、第１の金属配線層５０５の上に選択的に第２のア
ルミニウム膜５０６を形成した後、第１のシリコン酸化
膜５０２及び第２のアルミニウム膜５０６の上に全面に
亘って第２のシリコン酸化膜５０７、第１のシリコン窒
化膜５０８及び第３のシリコン酸化膜５０９を順次堆積
した後、第２のシリコン酸化膜５０７及び第１のシリコ
ン窒化膜５０８にスルーホール５１０を形成すると共に
第３のシリコン酸化膜５０９に上層の配線領域となる開
口部５１１を形成する。
【００７４】次に、図１１（ｂ）に示すように、Ｃ2 Ｆ
6 等のフレオンを含むガスのプラズマを第２のアルミニ
ウム膜５０６に照射することにより、スルーホール５１
０の底部に露出している第２のアルミニウム膜５０６の
アルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させる。このようにす
ると、第１の金属配線層５０５を構成する第１の銅膜５
０４が露出すると共に、スルーホール５１０の側壁にア
ルミニウムとＣ2 Ｆ6との反応により生成されたバリア
層となるポリマーの膜５１２が堆積される。
6 等のフレオンを含むガスのプラズマを第２のアルミニ
ウム膜５０６に照射することにより、スルーホール５１
０の底部に露出している第２のアルミニウム膜５０６の
アルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させる。このようにす
ると、第１の金属配線層５０５を構成する第１の銅膜５
０４が露出すると共に、スルーホール５１０の側壁にア
ルミニウムとＣ2 Ｆ6との反応により生成されたバリア
層となるポリマーの膜５１２が堆積される。
【００７５】次に、図１１（ｃ）に示すように、選択Ｃ
ＶＤ法によりスルーホール５１０の内部から溢れるよう
にコンタクトとなる第２の銅膜５１３を堆積する。尚、
第２の銅膜５１３の堆積前に、Ａｒのプラズマ等により
スルーホール５１０の底部に露出している第１の金属配
線層５０５の表面を清浄してもよい。この場合、第３の
シリコン酸化膜５０９の開口部５１１の底部には第１の
シリコン窒化膜５０８が堆積されているため、第２の銅
膜５１３はスルーホール５１０から溢れても第３のシリ
コン酸化膜５０９と接触しないので、第２の銅膜５１３
は酸化されることはない。
ＶＤ法によりスルーホール５１０の内部から溢れるよう
にコンタクトとなる第２の銅膜５１３を堆積する。尚、
第２の銅膜５１３の堆積前に、Ａｒのプラズマ等により
スルーホール５１０の底部に露出している第１の金属配
線層５０５の表面を清浄してもよい。この場合、第３の
シリコン酸化膜５０９の開口部５１１の底部には第１の
シリコン窒化膜５０８が堆積されているため、第２の銅
膜５１３はスルーホール５１０から溢れても第３のシリ
コン酸化膜５０９と接触しないので、第２の銅膜５１３
は酸化されることはない。
【００７６】次に、図１２（ａ）に示すように、例えば
ＣＶＤ法により第２のシリコン窒化膜５１４及び第３の
銅膜５１５を順次堆積した後、例えばＣＭＰにより第３
のシリコン酸化膜５０９の表面に露出している第２のシ
リコン窒化膜５１４及び第３の銅膜５１５を除去して第
２のシリコン窒化膜５１４及び第３の銅膜５１５よりな
る第２の金属配線層５１６を形成する。その後、第２の
金属配線層５１６及び第３のシリコン酸化膜５０９の上
に全面に亘って保護膜としての第３のシリコン窒化膜５
１７を堆積する。
ＣＶＤ法により第２のシリコン窒化膜５１４及び第３の
銅膜５１５を順次堆積した後、例えばＣＭＰにより第３
のシリコン酸化膜５０９の表面に露出している第２のシ
リコン窒化膜５１４及び第３の銅膜５１５を除去して第
２のシリコン窒化膜５１４及び第３の銅膜５１５よりな
る第２の金属配線層５１６を形成する。その後、第２の
金属配線層５１６及び第３のシリコン酸化膜５０９の上
に全面に亘って保護膜としての第３のシリコン窒化膜５
１７を堆積する。
【００７７】第５実施形態においては、接触面積が小さ
いスルーホール５１０の底部においては、第１の金属配
線層５０５を構成する第１の銅膜５０４とコンタクトと
なる第２の銅膜５１３とが同種金属の接触となるために
コンタクト抵抗は低くなり、また、コンタクトとなる第
２の銅膜５１３と第２の金属配線層５１６を構成する第
２のシリコン窒化膜５１４とは異種金属の接触となる
が、スルーホール５１０から溢れた第２の銅膜５１３と
第２のシリコン窒化膜５１４とは広い面積において接触
するためコンタクト抵抗の上昇を防ぐことができる。
いスルーホール５１０の底部においては、第１の金属配
線層５０５を構成する第１の銅膜５０４とコンタクトと
なる第２の銅膜５１３とが同種金属の接触となるために
コンタクト抵抗は低くなり、また、コンタクトとなる第
２の銅膜５１３と第２の金属配線層５１６を構成する第
２のシリコン窒化膜５１４とは異種金属の接触となる
が、スルーホール５１０から溢れた第２の銅膜５１３と
第２のシリコン窒化膜５１４とは広い面積において接触
するためコンタクト抵抗の上昇を防ぐことができる。
【００７８】（第６実施形態）以下、図１３〜図１５に
基づいて本発明の第６実施形態に係る半導体装置の製造
方法について説明する。第６実施形態は、第５実施形態
と同様、銅よりなる下層の配線層と銅よりなる上層の配
線層とを銅よりなるコンタクトにより接続する場合であ
るが、下層配線層の上にシリコン窒化膜が形成されてい
る場合である。
基づいて本発明の第６実施形態に係る半導体装置の製造
方法について説明する。第６実施形態は、第５実施形態
と同様、銅よりなる下層の配線層と銅よりなる上層の配
線層とを銅よりなるコンタクトにより接続する場合であ
るが、下層配線層の上にシリコン窒化膜が形成されてい
る場合である。
【００７９】まず、図１３（ａ）に示すように、半導体
基板６００の上に絶縁膜６０１を堆積した後、該絶縁膜
６０１の上に第１のシリコン酸化膜６０２を堆積する。
その後、第１のシリコン酸化膜６０２に下層の配線領域
となる凹部を形成した後、例えばＣＶＤ法により全面に
亘って第１のアルミニウム膜６０３及び第１の銅膜６０
４を順次堆積する。
基板６００の上に絶縁膜６０１を堆積した後、該絶縁膜
６０１の上に第１のシリコン酸化膜６０２を堆積する。
その後、第１のシリコン酸化膜６０２に下層の配線領域
となる凹部を形成した後、例えばＣＶＤ法により全面に
亘って第１のアルミニウム膜６０３及び第１の銅膜６０
４を順次堆積する。
【００８０】次に、図１３（ｂ）に示すように、第１の
アルミニウム膜６０３及び第１の銅膜６０４に対してＣ
ＭＰを行なって第１のシリコン酸化膜６０２の表面に露
出している第１のアルミニウム膜６０３及び第１の銅膜
６０４を除去することにより、第１のアルミニウム膜６
０３及び第１の銅膜６０４よりなる第１の金属配線層６
０５を形成する。
アルミニウム膜６０３及び第１の銅膜６０４に対してＣ
ＭＰを行なって第１のシリコン酸化膜６０２の表面に露
出している第１のアルミニウム膜６０３及び第１の銅膜
６０４を除去することにより、第１のアルミニウム膜６
０３及び第１の銅膜６０４よりなる第１の金属配線層６
０５を形成する。
【００８１】次に、図１３（ｃ）に示すように、第１の
金属配線層６０５及び第１のシリコン酸化膜６０２の上
に全面に亘って第１のシリコン窒化膜６０６及び第２の
シリコン酸化膜６０７を順次堆積する。
金属配線層６０５及び第１のシリコン酸化膜６０２の上
に全面に亘って第１のシリコン窒化膜６０６及び第２の
シリコン酸化膜６０７を順次堆積する。
【００８２】次に、図１４（ａ）に示すように、第２の
シリコン酸化膜６０７の上に全面に亘って第３のシリコ
ン酸化膜６０８を堆積した後、第２のシリコン酸化膜６
０７にスルーホール６０９を形成すると共に、第３のシ
リコン酸化膜６０８に上層の配線領域となる開口部６１
０を形成する。
シリコン酸化膜６０７の上に全面に亘って第３のシリコ
ン酸化膜６０８を堆積した後、第２のシリコン酸化膜６
０７にスルーホール６０９を形成すると共に、第３のシ
リコン酸化膜６０８に上層の配線領域となる開口部６１
０を形成する。
【００８３】次に、図１４（ｂ）に示すように、第１の
シリコン窒化膜６０６に対してＡｒ、Ｎ2 、Ｆ等を含む
不活性ガスによるスパッタエッチングを行なってスルー
ホール６０９の底部の第１のシリコン窒化膜６０６を除
去する。このようにすると、スルーホール６０９の底部
に第１の金属配線層６０５を構成する第１の銅膜６０４
が露出すると共に、スパッタされた窒化シリコンがスル
ーホール６０９の側壁に付着してスルーホール６０９の
側壁にバリア層となる第２のシリコン窒化膜６１１が堆
積される。
シリコン窒化膜６０６に対してＡｒ、Ｎ2 、Ｆ等を含む
不活性ガスによるスパッタエッチングを行なってスルー
ホール６０９の底部の第１のシリコン窒化膜６０６を除
去する。このようにすると、スルーホール６０９の底部
に第１の金属配線層６０５を構成する第１の銅膜６０４
が露出すると共に、スパッタされた窒化シリコンがスル
ーホール６０９の側壁に付着してスルーホール６０９の
側壁にバリア層となる第２のシリコン窒化膜６１１が堆
積される。
【００８４】次に、図１５（ａ）に示すように、選択Ｃ
ＶＤ法によりスルーホール６０９の内部にのみコンタク
トとなる第２の銅膜６１２を堆積する。
ＶＤ法によりスルーホール６０９の内部にのみコンタク
トとなる第２の銅膜６１２を堆積する。
【００８５】次に、図１５（ｂ）に示すように、例えば
ＣＶＤ法により全面に亘って第２のアルミニウム膜６１
３及び第２の銅膜６１４を順次堆積した後、第２のアル
ミニウム膜６１３及び第１の銅膜６１４に対してＣＭＰ
を行なって第３のシリコン酸化膜６０８の表面に露出し
ている第２のアルミニウム膜６１３及び第２の銅膜６１
４を除去することにより、第２のアルミニウム膜６１３
及び第２の銅膜６１４よりなる第２の金属配線層６１５
を形成する。その後、第２の金属配線層６１５及び第３
のシリコン膜６０８の上に全面に亘って保護膜としての
第３のシリコン窒化膜６１６を堆積する。
ＣＶＤ法により全面に亘って第２のアルミニウム膜６１
３及び第２の銅膜６１４を順次堆積した後、第２のアル
ミニウム膜６１３及び第１の銅膜６１４に対してＣＭＰ
を行なって第３のシリコン酸化膜６０８の表面に露出し
ている第２のアルミニウム膜６１３及び第２の銅膜６１
４を除去することにより、第２のアルミニウム膜６１３
及び第２の銅膜６１４よりなる第２の金属配線層６１５
を形成する。その後、第２の金属配線層６１５及び第３
のシリコン膜６０８の上に全面に亘って保護膜としての
第３のシリコン窒化膜６１６を堆積する。
【００８６】第６の実施形態においては、スルーホール
６０９の側壁に堆積された第２のシリコン窒化膜６１１
がバリア層となるため、コンタクトとなる第２の銅膜６
１２が後工程の熱処理によって酸化されることがない。
６０９の側壁に堆積された第２のシリコン窒化膜６１１
がバリア層となるため、コンタクトとなる第２の銅膜６
１２が後工程の熱処理によって酸化されることがない。
【００８７】（第７実施形態）以下、図１６〜図１８を
参照しながら本発明の第７実施形態に係る半導体装置の
製造方法について説明する。第７実施形態は、銅よりな
る下層の配線層と銅よりなる上層の配線層とを銅よりな
るコンタクトにより接続する場合であるが、コンタクト
及び上層配線層の酸化を防止するバリア層をさらに備え
ている場合である。
参照しながら本発明の第７実施形態に係る半導体装置の
製造方法について説明する。第７実施形態は、銅よりな
る下層の配線層と銅よりなる上層の配線層とを銅よりな
るコンタクトにより接続する場合であるが、コンタクト
及び上層配線層の酸化を防止するバリア層をさらに備え
ている場合である。
【００８８】まず、図１６（ａ）に示すように、半導体
基板７００の上に絶縁膜７０１を堆積した後、該絶縁膜
７０１の上に第１のシリコン酸化膜７０２を堆積する。
その後、第１のシリコン酸化膜７０２に下層の配線領域
となる凹部を形成した後、例えばＣＶＤ法により全面に
亘って第１のアルミニウム膜７０３及び第１の銅膜７０
４を順次堆積する。
基板７００の上に絶縁膜７０１を堆積した後、該絶縁膜
７０１の上に第１のシリコン酸化膜７０２を堆積する。
その後、第１のシリコン酸化膜７０２に下層の配線領域
となる凹部を形成した後、例えばＣＶＤ法により全面に
亘って第１のアルミニウム膜７０３及び第１の銅膜７０
４を順次堆積する。
【００８９】次に、図１６（ｂ）に示すように、第１の
アルミニウム膜７０３及び第１の銅膜７０４に対してＣ
ＭＰを行なって第１のシリコン酸化膜７０２の表面に露
出している第１のアルミニウム膜７０３及び第１の銅膜
７０４を除去することにより、第１のアルミニウム膜７
０３及び第１の銅膜７０４よりなる第１の金属配線層７
０５を形成する。
アルミニウム膜７０３及び第１の銅膜７０４に対してＣ
ＭＰを行なって第１のシリコン酸化膜７０２の表面に露
出している第１のアルミニウム膜７０３及び第１の銅膜
７０４を除去することにより、第１のアルミニウム膜７
０３及び第１の銅膜７０４よりなる第１の金属配線層７
０５を形成する。
【００９０】次に、図１６（ｃ）に示すように、第１の
金属配線層７０５の上に選択的に第２のアルミニウム膜
７０６を形成する。
金属配線層７０５の上に選択的に第２のアルミニウム膜
７０６を形成する。
【００９１】次に、図１７（ａ）に示すように、第１の
シリコン酸化膜７０２及び第２のアルミニウム膜７０６
の上に全面に亘って第２のシリコン酸化膜７０７及び第
３のシリコン酸化膜７０８を順次堆積した後、第２のシ
リコン酸化膜７０７にスルーホール７０９を形成すると
共に第３のシリコン酸化膜７０８に上層の配線領域とな
る開口部７１０を形成する。
シリコン酸化膜７０２及び第２のアルミニウム膜７０６
の上に全面に亘って第２のシリコン酸化膜７０７及び第
３のシリコン酸化膜７０８を順次堆積した後、第２のシ
リコン酸化膜７０７にスルーホール７０９を形成すると
共に第３のシリコン酸化膜７０８に上層の配線領域とな
る開口部７１０を形成する。
【００９２】次に、図１７（ｂ）に示すように、Ｃ2 Ｆ
6 等のフレオンを含むガスのプラズマを第２のアルミニ
ウム膜７０６に照射することにより、スルーホール７０
９の底部に露出している第２のアルミニウム膜７０６の
アルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させる。このようにす
ると、第１の金属配線層７０５を構成する第１の銅膜７
０４が露出すると共に、スルーホール７０９の側壁にア
ルミニウムとＣ2 Ｆ6との反応により生成された第１の
バリア層となるポリマーの膜７１１が堆積される。その
後、例えば窒化タングステン膜又は窒化チタン膜等を全
面に堆積して第２のバリア層７１２を形成する。
6 等のフレオンを含むガスのプラズマを第２のアルミニ
ウム膜７０６に照射することにより、スルーホール７０
９の底部に露出している第２のアルミニウム膜７０６の
アルミニウムとＣ2 Ｆ6 とを反応させる。このようにす
ると、第１の金属配線層７０５を構成する第１の銅膜７
０４が露出すると共に、スルーホール７０９の側壁にア
ルミニウムとＣ2 Ｆ6との反応により生成された第１の
バリア層となるポリマーの膜７１１が堆積される。その
後、例えば窒化タングステン膜又は窒化チタン膜等を全
面に堆積して第２のバリア層７１２を形成する。
【００９３】次に、図１８（ａ）に示すように、例えば
ＣＶＤ法によりコンタクト及び上層の配線層となる第２
の銅膜７１３を全面に堆積する。
ＣＶＤ法によりコンタクト及び上層の配線層となる第２
の銅膜７１３を全面に堆積する。
【００９４】次に、図１８（ｂ）に示すように、第３の
シリコン酸化膜７０８の表面に露出している第２のバリ
ア層７１２及び第２の銅膜７１３を例えばＣＭＰにより
除去して、第２の銅膜７１３よりなる第２の金属配線層
７１４を形成した後、第２の金属配線層７１４及び第３
のシリコン酸化膜７０８の上に全面に亘って保護膜とし
てのシリコン窒化膜７１５を堆積する。
シリコン酸化膜７０８の表面に露出している第２のバリ
ア層７１２及び第２の銅膜７１３を例えばＣＭＰにより
除去して、第２の銅膜７１３よりなる第２の金属配線層
７１４を形成した後、第２の金属配線層７１４及び第３
のシリコン酸化膜７０８の上に全面に亘って保護膜とし
てのシリコン窒化膜７１５を堆積する。
【００９５】第７の実施形態によると、第２のバリア層
７１２の下に第１のバリア層となるポリマーの膜７１１
が堆積されているため、コンタクトにおける下部におい
ても銅の酸化を確実に防止することができる。
７１２の下に第１のバリア層となるポリマーの膜７１１
が堆積されているため、コンタクトにおける下部におい
ても銅の酸化を確実に防止することができる。
【００９６】尚、第１〜第７の実施形態においては、絶
縁膜としてシリコン酸化膜を用いたが、本発明は、酸素
を含有する他の絶縁膜を用いる場合にも有効である。
縁膜としてシリコン酸化膜を用いたが、本発明は、酸素
を含有する他の絶縁膜を用いる場合にも有効である。
【００９７】また、銅の酸化を防止するバリア層を形成
するための膜として、第１〜第５及び第７実施形態にお
いてはＣＶＤ法によるアルミニウム膜を用い、第６実施
形態においてはシリコン窒化膜を用いたが、これらに限
られず、銅の酸化を防止できる例えばＡｌ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｔｉ等を含む膜を適宜の成膜方法に
より堆積して、これらの材料を含む膜をスルーホールの
側壁にバリア層として堆積してもよい。
するための膜として、第１〜第５及び第７実施形態にお
いてはＣＶＤ法によるアルミニウム膜を用い、第６実施
形態においてはシリコン窒化膜を用いたが、これらに限
られず、銅の酸化を防止できる例えばＡｌ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｔｉ等を含む膜を適宜の成膜方法に
より堆積して、これらの材料を含む膜をスルーホールの
側壁にバリア層として堆積してもよい。
【００９８】また、第１及び第３の実施形態において
は、第１の金属配線層１０５及び第２の金属配線層１１
３，３１３をそれぞれ３層構造に形成したが、これらの
金属配線層はそれぞれアルミニウム膜よりなる単層構造
であってもよい。
は、第１の金属配線層１０５及び第２の金属配線層１１
３，３１３をそれぞれ３層構造に形成したが、これらの
金属配線層はそれぞれアルミニウム膜よりなる単層構造
であってもよい。
【００９９】また、第１〜第７の実施形態においては、
上層の金属配線層と下層の金属配線層とからなる２層の
金属配線層を有しているが、本発明は３層以上の金属配
線層を有する半導体装置の製造方法に適用することがで
きる。
上層の金属配線層と下層の金属配線層とからなる２層の
金属配線層を有しているが、本発明は３層以上の金属配
線層を有する半導体装置の製造方法に適用することがで
きる。
【０１００】
【発明の効果】請求項１の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、金属配線層における絶縁膜の開口部に露
出する領域にイオンを照射して、開口部の側壁に金属配
線層を構成する金属を含み金属配線層と絶縁膜との間の
拡散を防止するバリア層を形成するため、バリア層を形
成する物質は開口部の底部から供給されることになり、
ホール径が小さく且つアスペクト比が高い開口部におい
ても、開口部の側壁にバリア層を均一に堆積することが
できるので、開口部に形成される金属層の絶縁膜に対す
るバリア性が確実になり、ボイドを有しないと共に抵抗
の上昇のない金属層を形成することができる。
方法によると、金属配線層における絶縁膜の開口部に露
出する領域にイオンを照射して、開口部の側壁に金属配
線層を構成する金属を含み金属配線層と絶縁膜との間の
拡散を防止するバリア層を形成するため、バリア層を形
成する物質は開口部の底部から供給されることになり、
ホール径が小さく且つアスペクト比が高い開口部におい
ても、開口部の側壁にバリア層を均一に堆積することが
できるので、開口部に形成される金属層の絶縁膜に対す
るバリア性が確実になり、ボイドを有しないと共に抵抗
の上昇のない金属層を形成することができる。
【０１０１】請求項２の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、金属配線層を構成する金属は、Ａｌ、Ｗ、
Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１
つを含むため、絶縁膜に対してバリア性を有するバリア
層を開口部の側壁に確実に形成することができる。
法によると、金属配線層を構成する金属は、Ａｌ、Ｗ、
Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１
つを含むため、絶縁膜に対してバリア性を有するバリア
層を開口部の側壁に確実に形成することができる。
【０１０２】請求項３の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、金属配線層を構成する金属はＡｌ又はＡｌ
を含む合金であるため、希ガスよりなるイオンを照射す
るとＡｌ又はＡｌ合金がそのまま開口部の側壁に付着
し、窒素元素又はフッ素元素を含むガスよりなるイオン
を照射するとＡｌの窒化物又はフッ化物が開口部の側壁
に付着するので、金属配線層と絶縁膜との間の拡散を防
止するバリア層を開口部の側壁に確実に堆積することが
できる。
法によると、金属配線層を構成する金属はＡｌ又はＡｌ
を含む合金であるため、希ガスよりなるイオンを照射す
るとＡｌ又はＡｌ合金がそのまま開口部の側壁に付着
し、窒素元素又はフッ素元素を含むガスよりなるイオン
を照射するとＡｌの窒化物又はフッ化物が開口部の側壁
に付着するので、金属配線層と絶縁膜との間の拡散を防
止するバリア層を開口部の側壁に確実に堆積することが
できる。
【０１０３】請求項４の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、金属配線層を構成する金属はＡｌ又はＡｌ
を含む合金であるため、フレオンガスより発生したイオ
ンを金属配線層に照射すると、フレオンガスに含まれる
フッ素がＡｌ又はＡｌ合金と結合し易いためにバリア層
を形成する物質の供給が多くなると共に、フレオンガス
に含まれる炭素が絶縁膜に対するバリア性を向上させる
ので、絶縁膜に対してバリア性の高いバリア層を開口部
の側壁に確実に堆積することができる。
法によると、金属配線層を構成する金属はＡｌ又はＡｌ
を含む合金であるため、フレオンガスより発生したイオ
ンを金属配線層に照射すると、フレオンガスに含まれる
フッ素がＡｌ又はＡｌ合金と結合し易いためにバリア層
を形成する物質の供給が多くなると共に、フレオンガス
に含まれる炭素が絶縁膜に対するバリア性を向上させる
ので、絶縁膜に対してバリア性の高いバリア層を開口部
の側壁に確実に堆積することができる。
【０１０４】請求項５の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、金属配線層を構成する金属はＷ又はＷを含
む合金であるため、窒素元素を含むガスより発生したイ
オンを金属配線層に照射すると、窒化タングステンが絶
縁膜の開口部の側壁に付着するので、バリア性の高いバ
リア層を形成することができる。
法によると、金属配線層を構成する金属はＷ又はＷを含
む合金であるため、窒素元素を含むガスより発生したイ
オンを金属配線層に照射すると、窒化タングステンが絶
縁膜の開口部の側壁に付着するので、バリア性の高いバ
リア層を形成することができる。
【０１０５】請求項６の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、金属配線層を構成する金属はＴｉ又はＴｉ
を含む合金であるため、窒素元素を含むガスより発生し
たイオンを金属配線層に照射すると、窒化チタンが絶縁
膜の開口部の側壁に付着するので、バリア性の高いバリ
ア層を形成することができる。
法によると、金属配線層を構成する金属はＴｉ又はＴｉ
を含む合金であるため、窒素元素を含むガスより発生し
たイオンを金属配線層に照射すると、窒化チタンが絶縁
膜の開口部の側壁に付着するので、バリア性の高いバリ
ア層を形成することができる。
【０１０６】請求項７の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、被膜における絶縁膜の開口部に露出する領
域にイオンを照射して、開口部の側壁に被膜を構成する
材料を含み金属配線層と絶縁膜との間の拡散を防止する
バリア層を形成するため、バリア層を形成する物質は開
口部の底部から供給されることになり、ホール径が小さ
く且つアスペクト比が高い開口部においても、開口部の
側壁にバリア層を均一に堆積することができるので、開
口部に形成される金属層の絶縁膜に対するバリア性が確
実になり、ボイドを有しないと共に抵抗の上昇のない金
属層を形成することができる。
法によると、被膜における絶縁膜の開口部に露出する領
域にイオンを照射して、開口部の側壁に被膜を構成する
材料を含み金属配線層と絶縁膜との間の拡散を防止する
バリア層を形成するため、バリア層を形成する物質は開
口部の底部から供給されることになり、ホール径が小さ
く且つアスペクト比が高い開口部においても、開口部の
側壁にバリア層を均一に堆積することができるので、開
口部に形成される金属層の絶縁膜に対するバリア性が確
実になり、ボイドを有しないと共に抵抗の上昇のない金
属層を形成することができる。
【０１０７】また、請求項１の発明と異なり、金属配線
層の上に被膜を形成し、該被膜における絶縁膜の開口部
に露出している領域にイオンを照射してバリア層を形成
するため、金属配線層にイオンを照射したときに得られ
る物質がバリア性を有していない場合でも、開口部の側
壁にバリア層を形成することが可能になる。
層の上に被膜を形成し、該被膜における絶縁膜の開口部
に露出している領域にイオンを照射してバリア層を形成
するため、金属配線層にイオンを照射したときに得られ
る物質がバリア性を有していない場合でも、開口部の側
壁にバリア層を形成することが可能になる。
【０１０８】請求項８の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、被膜は絶縁性を有しているが、被膜におけ
る絶縁膜の開口部に露出している領域は除去されるの
で、後に形成される金属層と下層の金属配線層との電気
的接続は確保される。
法によると、被膜は絶縁性を有しているが、被膜におけ
る絶縁膜の開口部に露出している領域は除去されるの
で、後に形成される金属層と下層の金属配線層との電気
的接続は確保される。
【０１０９】請求項９の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、絶縁膜の開口部に形成された被膜にイオン
を照射して、開口部の側壁に被膜を構成する材料を含み
金属配線層と絶縁膜との間の拡散を防止するバリア層を
形成するため、請求項７の発明と同様、バリア層を形成
する物質は開口部の底部から供給されることになり、ホ
ール径が小さく且つアスペクト比が高い開口部において
も、開口部の側壁にバリア層を均一に堆積することがで
きるので、開口部に形成される金属層と絶縁膜との間の
拡散を確実に防止でき、ボイドを有しないと共に抵抗の
上昇のない金属層を形成することができる。
法によると、絶縁膜の開口部に形成された被膜にイオン
を照射して、開口部の側壁に被膜を構成する材料を含み
金属配線層と絶縁膜との間の拡散を防止するバリア層を
形成するため、請求項７の発明と同様、バリア層を形成
する物質は開口部の底部から供給されることになり、ホ
ール径が小さく且つアスペクト比が高い開口部において
も、開口部の側壁にバリア層を均一に堆積することがで
きるので、開口部に形成される金属層と絶縁膜との間の
拡散を確実に防止でき、ボイドを有しないと共に抵抗の
上昇のない金属層を形成することができる。
【０１１０】また、金属配線層の上に絶縁膜を形成した
後、金属配線層における絶縁膜の開口部に露出する領域
に被膜を形成するため、請求項７の発明と異なり、被膜
は絶縁膜の開口部に露出する領域にのみ形成されるの
で、被膜が導電性を有している場合、導電性の被膜同士
の間に形成される容量が低減する。
後、金属配線層における絶縁膜の開口部に露出する領域
に被膜を形成するため、請求項７の発明と異なり、被膜
は絶縁膜の開口部に露出する領域にのみ形成されるの
で、被膜が導電性を有している場合、導電性の被膜同士
の間に形成される容量が低減する。
【０１１１】請求項１０の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、バリア層形成工程と金属層形成工程との
間において、バリア層が形成された開口部の側壁を含む
絶縁膜の上に全面に亘って金属配線層と絶縁膜との間の
拡散を防止するバリア性被膜を形成するため、開口部の
側壁を含む絶縁膜の上に全面に亘ってバリア性を有する
被膜を形成する場合、該バリア性を有する被膜が開口部
の側壁における底部に近い領域で薄くなってもその下に
はバリア層が形成されているので、金属配線層と絶縁膜
との間の拡散を確実に回避することができる。
方法によると、バリア層形成工程と金属層形成工程との
間において、バリア層が形成された開口部の側壁を含む
絶縁膜の上に全面に亘って金属配線層と絶縁膜との間の
拡散を防止するバリア性被膜を形成するため、開口部の
側壁を含む絶縁膜の上に全面に亘ってバリア性を有する
被膜を形成する場合、該バリア性を有する被膜が開口部
の側壁における底部に近い領域で薄くなってもその下に
はバリア層が形成されているので、金属配線層と絶縁膜
との間の拡散を確実に回避することができる。
【０１１２】請求項１１の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、被膜を構成する材料は、Ａｌ、Ｗ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１つ
を含むため、バリア層を開口部の側壁に確実に形成する
ことができる。
方法によると、被膜を構成する材料は、Ａｌ、Ｗ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１つ
を含むため、バリア層を開口部の側壁に確実に形成する
ことができる。
【０１１３】請求項１２の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、被膜を構成する金属はＡｌ又はＡｌを含
む合金であるため、希ガスよりなるイオンを照射すると
Ａｌ又はＡｌ合金がそのまま開口部の側壁に付着し、窒
素元素又はフッ素元素を含むガスよりなるイオンを照射
するとＡｌの窒化物又はフッ化物が開口部の側壁に付着
するので、バリア層を開口部の側壁に確実に堆積するこ
とができる。
方法によると、被膜を構成する金属はＡｌ又はＡｌを含
む合金であるため、希ガスよりなるイオンを照射すると
Ａｌ又はＡｌ合金がそのまま開口部の側壁に付着し、窒
素元素又はフッ素元素を含むガスよりなるイオンを照射
するとＡｌの窒化物又はフッ化物が開口部の側壁に付着
するので、バリア層を開口部の側壁に確実に堆積するこ
とができる。
【０１１４】請求項１３の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、被膜を構成する材料はＡｌ又はＡｌを含
む合金であるため、フレオンガスより発生したイオンを
被膜に照射すると、フレオンガスに含まれるフッ素がＡ
ｌ又はＡｌ合金と結合し易いためにバリア層を形成する
物質の供給が多くなると共に、フレオンガスに含まれる
炭素が絶縁膜に対するバリア性を向上させるので、バリ
ア性の高いバリア層を開口部の側壁に確実に堆積するこ
とができる。
方法によると、被膜を構成する材料はＡｌ又はＡｌを含
む合金であるため、フレオンガスより発生したイオンを
被膜に照射すると、フレオンガスに含まれるフッ素がＡ
ｌ又はＡｌ合金と結合し易いためにバリア層を形成する
物質の供給が多くなると共に、フレオンガスに含まれる
炭素が絶縁膜に対するバリア性を向上させるので、バリ
ア性の高いバリア層を開口部の側壁に確実に堆積するこ
とができる。
【０１１５】請求項１４の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、被膜を構成する材料はＷ又はＷを含む合
金であるため、窒素ガスより発生したイオンを被膜に照
射すると、窒化タングステンが絶縁膜の開口部の側壁に
付着するので、バリア性の高いバリア層を形成すること
ができる。
方法によると、被膜を構成する材料はＷ又はＷを含む合
金であるため、窒素ガスより発生したイオンを被膜に照
射すると、窒化タングステンが絶縁膜の開口部の側壁に
付着するので、バリア性の高いバリア層を形成すること
ができる。
【０１１６】請求項１５の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、被膜を構成する金属はＴｉ又はＴｉを含
む合金であるため、窒素元素を含むガスより発生したイ
オンを被膜に照射すると、窒化チタンが絶縁膜の開口部
の側壁に付着するので、バリア性の高いバリア層を形成
することができる。
方法によると、被膜を構成する金属はＴｉ又はＴｉを含
む合金であるため、窒素元素を含むガスより発生したイ
オンを被膜に照射すると、窒化チタンが絶縁膜の開口部
の側壁に付着するので、バリア性の高いバリア層を形成
することができる。
【０１１７】請求項１６の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、被膜はシリコン窒化膜であるため、希ガ
スより発生したイオンを照射すると、シリコン窒化膜よ
りなるバリア層を開口部の側壁に堆積することができ、
窒素元素を含むガスより発生したイオンを照射すると、
窒化シリコンが被膜から分離する際に窒素が脱離するこ
とがあるがイオンから窒素が補充されるので、シリコン
窒化膜よりなるバリア層を開口部の側壁に確実に堆積す
ることができる。
方法によると、被膜はシリコン窒化膜であるため、希ガ
スより発生したイオンを照射すると、シリコン窒化膜よ
りなるバリア層を開口部の側壁に堆積することができ、
窒素元素を含むガスより発生したイオンを照射すると、
窒化シリコンが被膜から分離する際に窒素が脱離するこ
とがあるがイオンから窒素が補充されるので、シリコン
窒化膜よりなるバリア層を開口部の側壁に確実に堆積す
ることができる。
【０１１８】請求項１７の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、金属配線層の上に開口部を有すると共に
該開口部の上に該開口部と連続する凹状溝を有する絶縁
膜を形成した後、絶縁膜の開口部及び凹状溝に金属を充
填すると、コンタクトとなる金属層と上層の金属配線層
とを同一の金属により同一工程によって形成することが
できる。
方法によると、金属配線層の上に開口部を有すると共に
該開口部の上に該開口部と連続する凹状溝を有する絶縁
膜を形成した後、絶縁膜の開口部及び凹状溝に金属を充
填すると、コンタクトとなる金属層と上層の金属配線層
とを同一の金属により同一工程によって形成することが
できる。
【０１１９】請求項１８の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、絶縁膜の開口部に露出する金属配線層の
上に選択成長法により金属層を形成すると、開口部の側
壁にはバリア層が形成されているため、適当な成長条件
を設定すると、側壁には成長することなく底部にのみ成
長させることができるので、高アスペクト比の開口部に
成長法によってボイドのない金属層を形成することがで
きる。
方法によると、絶縁膜の開口部に露出する金属配線層の
上に選択成長法により金属層を形成すると、開口部の側
壁にはバリア層が形成されているため、適当な成長条件
を設定すると、側壁には成長することなく底部にのみ成
長させることができるので、高アスペクト比の開口部に
成長法によってボイドのない金属層を形成することがで
きる。
【０１２０】請求項１９の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、開口部に銅を充填して金属層を形成する
ため、絶縁膜によって極めて酸化し易い銅よりなる金属
層を形成する場合でも銅よりなる金属層の酸化を確実に
防止することができる。
方法によると、開口部に銅を充填して金属層を形成する
ため、絶縁膜によって極めて酸化し易い銅よりなる金属
層を形成する場合でも銅よりなる金属層の酸化を確実に
防止することができる。
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１実施形態に係る
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２実施形態に係る
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明の第２実施形態に係る
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明の第２実施形態に係る
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は本発明の第３実施形態に係る
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は本発明の第３実施形態に係る
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４実施形態に係る
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は本発明の第４実施形態に係る
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は本発明の第４実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第５実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は本発明の第５実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第６実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１４】（ａ），（ｂ）は本発明の第６実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１５】（ａ），（ｂ）は本発明の第６実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第７実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１７】（ａ），（ｂ）は本発明の第７実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１８】（ａ），（ｂ）は本発明の第７実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１９】（ａ）〜（ｃ）は従来の半導体装置の製造方
法の各工程を示す断面図である。
法の各工程を示す断面図である。
【図２０】（ａ），（ｂ）は従来の半導体装置の製造方
法の各工程を示す断面図である。
法の各工程を示す断面図である。
【図２１】（ａ），（ｂ）は従来の半導体装置の製造方
法の各工程を示す断面図である。
法の各工程を示す断面図である。
【図２２】従来の半導体装置の製造方法の問題点を説明
する断面図である。
する断面図である。
【図２３】従来の半導体装置の製造方法の問題点を説明
する断面図である。
する断面図である。
１００ 半導体基板 １０１ 絶縁膜 １０２ 第１のチタン膜 １０３ 第１のアルミニウム膜 １０４ 第１の窒化チタン膜 １０５ 第１の金属配線層 １０６ シリコン酸化膜 １０７ スルーホール １０８ ポリマーの膜 １０９ 銅膜 １１０ 第２のチタン膜 １１１ 第２のアルミニウム膜 １１２ 第２の窒化チタン膜 １１３ 第２の金属配線層 ２００ 半導体基板 ２０１ 絶縁膜 ２０２ 第１のシリコン酸化膜 ２０３ 第１のアルミニウム膜 ２０４ 第１の銅膜 ２０５ 第１の金属配線層 ２０６ 第２のアルミニウム膜 ２０７ 第２のシリコン酸化膜 ２０８ 第３のシリコン酸化膜 ２０９ スルーホール ２１０ 開口部 ２１１ ポリマーの膜 ２１２ 第２の銅膜 ２１３ 窒化チタン膜 ２１４ 第３の銅膜 ２１５ 第２の金属配線層 ２１６ シリコン窒化膜 ３００ 半導体基板 ３０１ 絶縁膜 ３０２ 第１のアルミニウム膜 ３０３ 第１の銅膜 ３０４ 第１の金属配線層 ３０５ 第２のアルミニウム膜 ３０６ 第１のシリコン酸化膜 ３０７ スルーホール ３０８ ポリマーの膜 ３０９ 第２の銅膜 ３１０ チタン膜 ３１１ 第３のアルミニウム膜 ３１２ 窒化チタン膜 ３１３ 第２の金属配線層 ４００ 半導体基板 ４０１ 絶縁膜 ４０２ 第１のシリコン酸化膜 ４０３ 第１のアルミニウム膜 ４０４ 第１の銅膜 ４０５ 第１の金属配線層 ４０６ 第２のアルミニウム膜 ４０７ 第２のシリコン酸化膜 ４０８ 第３のシリコン酸化膜 ４０９ スルーホール ４１０ 開口部 ４１１ ポリマーの膜 ４１２ 第２の銅膜 ４１３ 窒化チタン膜 ４１４ 第３の銅膜 ４１５ 第２の金属配線層 ４１６ シリコン窒化膜 ５００ 半導体基板 ５０１ 絶縁膜 ５０２ 第１のシリコン酸化膜 ５０３ 第１のアルミニウム膜 ５０４ 第１の銅膜 ５０５ 第１の金属配線層 ５０６ 第２のアルミニウム膜 ５０７ 第２のシリコン酸化膜 ５０８ 第１のシリコン窒化膜 ５０９ 第３のシリコン酸化膜 ５１０ スルーホール ５１１ 開口部 ５１２ ポリマーの膜 ５１３ 第２の銅膜 ５１４ 第２のシリコン窒化膜 ５１５ 第３の銅膜 ５１６ 第２の金属配線層 ５１７ 第３のシリコン窒化膜 ６００ 半導体基板 ６０１ 絶縁膜 ６０２ 第１のシリコン酸化膜 ６０３ 第１のアルミニウム膜 ６０４ 第１の銅膜 ６０５ 第１の金属配線層 ６０６ 第１のシリコン窒化膜 ６０７ 第２のシリコン酸化膜 ６０８ 第３のシリコン酸化膜 ６０９ スルーホール ６１０ 開口部 ６１１ 第２のシリコン窒化膜 ６１２ 第２の銅膜 ６１３ 第２のアルミニウム膜 ６１４ 第２の銅膜 ６１５ 第２の金属配線層 ６１６ 第３のシリコン窒化膜 ７００ 半導体基板 ７０１ 絶縁膜 ７０２ 第１のシリコン酸化膜 ７０３ 第１のアルミニウム膜 ７０４ 第１の銅膜 ７０５ 第１の金属配線層 ７０６ 第２のアルミニウム膜 ７０７ 第２のシリコン酸化膜 ７０８ 第３のシリコン酸化膜 ７０９ スルーホール ７１０ 開口部 ７１１ ポリマーの膜 ７１２ 第２のバリア層 ７１３ 第２の銅膜 ７１４ 第２の配線層 ７１５ シリコン窒化膜
Claims (19)
- 【請求項１】 半導体基板上に金属配線層を形成する配
線層形成工程と、 前記金属配線層を含む前記半導体基板上に、前記金属配
線層の上に開口部を有する絶縁膜を形成する絶縁膜形成
工程と、 前記金属配線層における前記絶縁膜の開口部に露出する
領域にイオンを照射して、前記開口部の側壁に、前記金
属配線層を構成する金属を含み前記金属配線層と前記絶
縁膜との間の拡散を防止するバリア層を形成するバリア
層形成工程と、 前記バリア層が形成された前記開口部に金属を充填して
金属層を形成する金属層形成工程とを備えていることを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記配線層形成工程における前記金属配
線層を構成する金属は、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、
Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１つを含むことを特徴
とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記配線層形成工程における前記金属配
線層を構成する金属はＡｌ又はＡｌを含む合金であり、 前記バリア層形成工程は、希ガス又は窒素元素及びフッ
素元素のうちの少なくとも１つを含むガスより発生した
イオンを照射する工程を含むことを特徴とする請求項１
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記配線層形成工程における前記金属配
線層を構成する金属はＡｌ又はＡｌを含む合金であり、 前記バリア層形成工程は、フレオンガスより発生したイ
オンを照射する工程を含むことを特徴とする請求項１に
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記配線層形成工程における前記金属配
線層を構成する金属はＷ又はＷを含む合金であり、 前記バリア層形成工程は、窒素元素を含むガスより発生
したイオンを照射する工程を含むことを特徴とする請求
項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記配線層形成工程における前記金属配
線層を構成する金属はＴｉ又はＴｉを含む合金であり、 前記バリア層形成工程は、窒素元素を含むガスより発生
したイオンを照射する工程を含むことを特徴とする請求
項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 半導体基板上に金属配線層を形成する配
線層形成工程と、 前記金属配線層の上に被膜を形成する被膜形成工程と、 前記被膜を含む前記半導体基板上に、前記金属配線層の
上方に開口部を有する絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程
と、 前記被膜における前記絶縁膜の開口部に露出する領域に
イオンを照射して、前記開口部の側壁に前記被膜を構成
する材料を含み前記金属配線層と前記絶縁膜との間の拡
散を防止するバリア層を形成するバリア層形成工程と、 前記バリア層が形成された前記開口部に金属を充填して
金属層を形成する金属層形成工程とを備えていることを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記被膜形成工程における被膜は絶縁性
を有しており、 前記バリア層形成工程は、前記被膜における前記開口部
に露出している領域を除去する工程を含むことを特徴と
する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 半導体基板上に金属配線層を形成する配
線層形成工程と、 前記金属配線層を含む前記半導体基板上に、前記金属配
線層の上に開口部を有する絶縁膜を形成する絶縁膜形成
工程と、 前記金属配線層における前記絶縁膜の開口部に露出する
領域に被膜を形成する被膜形成工程と、 前記被膜にイオンを照射して、前記開口部の側壁に前記
被膜を構成する材料を含み前記金属配線層と前記絶縁膜
との間の拡散を防止するバリア層を形成するバリア層形
成工程と、 前記バリア層が形成された前記開口部に金属を充填して
金属層を形成する金属層形成工程とを備えていることを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記バリア層形成工程と前記金属層形
成工程との間に、前記バリア層が形成された前記開口部
の側壁を含む前記絶縁膜の上に全面に亘って前記金属配
線層と前記絶縁膜との間の拡散を防止するバリア性被膜
を形成するバリア性被膜形成工程をさらに備え、 前記金属層形成工程は、前記バリア性被膜が形成された
前記開口部に金属を充填して前記金属層を形成する工程
を含むことを特徴とする請求項７又は９に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記被膜形成工程における前記被膜を
構成する材料は、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ及
びＴｉのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする
請求項７又は９に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 前記被膜形成工程における前記被膜を
構成する材料はＡｌ又はＡｌを含む合金であり、 前記バリア層形成工程は、希ガス又は窒素元素及びフッ
素元素のうちの少なくとも１つを含むガスより発生した
イオンを照射する工程を含むことを特徴とする請求項７
又は９に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１３】 前記被膜形成工程における前記被膜を
構成する材料はＡｌ又はＡｌを含む合金であり、 前記バリア層形成工程は、フレオンガスより発生したイ
オンを照射する工程を含むことを特徴とする請求項７又
は９に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】 前記被膜形成工程における前記被膜を
構成する材料はＷ又はＷを含む合金であり、 前記バリア層形成工程は、窒素元素を含むガスより発生
したイオンを照射する工程を含むことを特徴とする請求
項７又は９に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記被膜形成工程における前記被膜を
構成する材料はＴｉ又はＴｉを含む合金であり、 前記バリア層形成工程は、窒素元素を含むガスより発生
したイオンを照射する工程を含むことを特徴とする請求
項７又は９に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 前記被膜形成工程における前記被膜は
シリコン窒化膜であり、 前記バリア層形成工程は、希ガス又は窒素元素を含むガ
スより発生したイオンを照射する工程を含むことを特徴
とする請求項７又は９に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１７】 前記絶縁膜形成工程は、前記金属配線
層の上に開口部を有すると共に該開口部の上に該開口部
と連続する凹状溝を有する前記絶縁膜を形成する工程を
含み、 前記金属層形成工程は、前記絶縁膜の前記開口部及び凹
状溝に金属を充填して、前記開口部に前記金属層を形成
すると共に前記凹状溝に上層の金属配線層を形成する工
程を含むことを特徴とする請求項１、７又は９に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１８】 前記金属層形成工程は、前記開口部に
露出する前記金属配線層の上に選択成長法により前記金
属層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１、
７又は９に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１９】 前記金属層形成工程は、前記開口部に
銅を充填して前記金属層を形成する工程を含むことを特
徴とする１、７又は９に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32926595A JPH09172070A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32926595A JPH09172070A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172070A true JPH09172070A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18219521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32926595A Pending JPH09172070A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09172070A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11354637A (ja) * | 1998-06-11 | 1999-12-24 | Oki Electric Ind Co Ltd | 配線の接続構造及び配線の接続部の形成方法 |
| KR100511929B1 (ko) * | 1998-12-15 | 2005-10-26 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 장치의 콘택홀 형성방법_ |
| JP2006179950A (ja) * | 2006-02-15 | 2006-07-06 | Renesas Technology Corp | 半導体集積回路装置の製造方法 |
| KR100756200B1 (ko) * | 1999-10-29 | 2007-09-07 | 루센트 테크놀러지스 인크 | 반도체 장치의 제조방법 |
| US7420211B2 (en) | 1998-12-18 | 2008-09-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Wiring line and manufacture process thereof, and semiconductor device and manufacturing process thereof |
| US7642652B2 (en) | 2000-05-08 | 2010-01-05 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same |
| JP2012248895A (ja) * | 2005-08-12 | 2012-12-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| US8405789B2 (en) | 1997-04-15 | 2013-03-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Reflective liquid crystal display panel and device using same |
-
1995
- 1995-12-18 JP JP32926595A patent/JPH09172070A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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