JPH09213695A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH09213695A JPH09213695A JP1679796A JP1679796A JPH09213695A JP H09213695 A JPH09213695 A JP H09213695A JP 1679796 A JP1679796 A JP 1679796A JP 1679796 A JP1679796 A JP 1679796A JP H09213695 A JPH09213695 A JP H09213695A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｃｕ配線の表面上に酸化防止用の保護膜を形
成し、Ｃｕ配線の酸化を防止することができる半導体装
置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板の表面上に絶縁材料からなる
層間絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁膜を部分的にエ
ッチングして配線を形成するための溝を形成する工程
と、溝を埋め込むように層間絶縁膜の表面上に、不純物
を含む金属からなる導電層であって、該不純物単体また
は該不純物の酸化物若しくは窒化物が導電性を有し、か
つ導電層を構成する金属の酸化物よりも酸素を通しにく
い導電層を形成する工程と、導電層を、化学機械研磨に
より研磨し、溝以外の領域に形成された導電層を除去
し、溝の中に配線を残す工程と、基板を熱処理し、配線
の中に含まれている不純物を、配線の表面上に析出させ
る工程とを含む。
成し、Ｃｕ配線の酸化を防止することができる半導体装
置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板の表面上に絶縁材料からなる
層間絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁膜を部分的にエ
ッチングして配線を形成するための溝を形成する工程
と、溝を埋め込むように層間絶縁膜の表面上に、不純物
を含む金属からなる導電層であって、該不純物単体また
は該不純物の酸化物若しくは窒化物が導電性を有し、か
つ導電層を構成する金属の酸化物よりも酸素を通しにく
い導電層を形成する工程と、導電層を、化学機械研磨に
より研磨し、溝以外の領域に形成された導電層を除去
し、溝の中に配線を残す工程と、基板を熱処理し、配線
の中に含まれている不純物を、配線の表面上に析出させ
る工程とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に微細な配線を有する半導体装置
及びその製造方法に関する。
の製造方法に関し、特に微細な配線を有する半導体装置
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体集積回路の高集積化に伴
い、配線幅がますます細くなってきている。配線幅が細
くなると電気抵抗が増大するとともに、エレクトロマイ
グレーションも生じやすくなる。そこで、現在主として
使われているＡｌに代わる配線材料の出現が望まれてい
る。
い、配線幅がますます細くなってきている。配線幅が細
くなると電気抵抗が増大するとともに、エレクトロマイ
グレーションも生じやすくなる。そこで、現在主として
使われているＡｌに代わる配線材料の出現が望まれてい
る。
【０００３】Ａｌに代わりＣｕで配線を形成する技術が
研究されている。層間絶縁膜に形成した配線用の溝にＣ
ｕを埋め込み、その他の領域に形成されたＣｕの薄膜を
化学機械研磨（ＣＭＰ）で除去する方法が提案されてい
る。
研究されている。層間絶縁膜に形成した配線用の溝にＣ
ｕを埋め込み、その他の領域に形成されたＣｕの薄膜を
化学機械研磨（ＣＭＰ）で除去する方法が提案されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】Ｃｕは酸化しやすいた
め、化学機械研磨によって残されたＣｕ配線の表面が酸
化されやすい。また、酸化銅は酸素を透過しやすいた
め、配線の内部まで酸化されてしまう。Ｃｕ配線の表面
上に酸化防止用の保護膜を形成することも考えられる
が、既に形成されているＣｕ配線の表面上に精密に位置
合わせして保護膜を形成するのは困難である。
め、化学機械研磨によって残されたＣｕ配線の表面が酸
化されやすい。また、酸化銅は酸素を透過しやすいた
め、配線の内部まで酸化されてしまう。Ｃｕ配線の表面
上に酸化防止用の保護膜を形成することも考えられる
が、既に形成されているＣｕ配線の表面上に精密に位置
合わせして保護膜を形成するのは困難である。
【０００５】本発明の目的は、Ｃｕ配線の表面上に酸化
防止用の保護膜を形成し、Ｃｕ配線の酸化を防止するこ
とができる半導体装置及びその製造方法を提供すること
である。
防止用の保護膜を形成し、Ｃｕ配線の酸化を防止するこ
とができる半導体装置及びその製造方法を提供すること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、半導体基板の表面上に絶縁材料からなる層間絶縁膜
を形成する工程と、前記層間絶縁膜を部分的にエッチン
グして配線を形成するための溝を形成する工程と、前記
溝を埋め込むように前記層間絶縁膜の表面上に、不純物
を含む金属からなる導電層であって、該不純物単体また
は該不純物の酸化物若しくは窒化物が導電性を有し、か
つ前記導電層を構成する金属の酸化物よりも酸素を通し
にくい前記導電層を形成する工程と、前記導電層を、化
学機械研磨により研磨し、前記溝以外の領域に形成され
た前記導電層を除去し、前記溝の中に配線を残す工程
と、前記基板を熱処理し、前記配線の中に含まれている
前記不純物を、前記配線の表面上に析出させる工程とを
含む半導体装置の製造方法が提供される。
と、半導体基板の表面上に絶縁材料からなる層間絶縁膜
を形成する工程と、前記層間絶縁膜を部分的にエッチン
グして配線を形成するための溝を形成する工程と、前記
溝を埋め込むように前記層間絶縁膜の表面上に、不純物
を含む金属からなる導電層であって、該不純物単体また
は該不純物の酸化物若しくは窒化物が導電性を有し、か
つ前記導電層を構成する金属の酸化物よりも酸素を通し
にくい前記導電層を形成する工程と、前記導電層を、化
学機械研磨により研磨し、前記溝以外の領域に形成され
た前記導電層を除去し、前記溝の中に配線を残す工程
と、前記基板を熱処理し、前記配線の中に含まれている
前記不純物を、前記配線の表面上に析出させる工程とを
含む半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】不純物が配線の表面上に析出し、不純物の
保護膜が形成される。この不純物単体の保護膜または酸
化物若しくは窒化物の保護膜は、配線材料の酸化物より
もＯ 2 を透過しにくいため、配線材料が酸化されること
を抑制できる。
保護膜が形成される。この不純物単体の保護膜または酸
化物若しくは窒化物の保護膜は、配線材料の酸化物より
もＯ 2 を透過しにくいため、配線材料が酸化されること
を抑制できる。
【０００８】本発明の他の観点によると、前記不純物が
Ｔｉであり、前記析出させる工程において、Ｔｉを窒化
させる雰囲気中で熱処理を行う半導体装置の製造方法が
提供される。
Ｔｉであり、前記析出させる工程において、Ｔｉを窒化
させる雰囲気中で熱処理を行う半導体装置の製造方法が
提供される。
【０００９】配線の表面上に析出したＴｉが窒化されて
ＴｉＮが形成される。ＴｉＮ膜がその下の配線の酸化を
防止する。Ｔｉを窒化してＴｉＮ膜とすることにより、
Ｔｉが酸化され絶縁性の酸化チタンが形成されることを
防止できる。
ＴｉＮが形成される。ＴｉＮ膜がその下の配線の酸化を
防止する。Ｔｉを窒化してＴｉＮ膜とすることにより、
Ｔｉが酸化され絶縁性の酸化チタンが形成されることを
防止できる。
【００１０】本発明の他の観点によると、前記導電層を
形成する工程において、前記溝の底面上に形成される導
電層の上面が前記層間絶縁膜の上面よりも高くなるよう
に前記導電層を形成する半導体装置の製造方法が提供さ
れる。
形成する工程において、前記溝の底面上に形成される導
電層の上面が前記層間絶縁膜の上面よりも高くなるよう
に前記導電層を形成する半導体装置の製造方法が提供さ
れる。
【００１１】導電層の化学機械研磨後、溝の中に残され
た配線の上面が層間絶縁膜の上面と面一になる。このた
め、ほぼ平坦な表面を得ることができる。本発明の他の
観点によると、上面を有する半導体基板と、前記半導体
基板の上面上に形成された金属からなる配線と、前記配
線の上面上に直接形成され、前記配線を構成する金属の
酸化物よりも酸素を透過させにくい材料からなる保護膜
とを有する半導体装置が提供される。
た配線の上面が層間絶縁膜の上面と面一になる。このた
め、ほぼ平坦な表面を得ることができる。本発明の他の
観点によると、上面を有する半導体基板と、前記半導体
基板の上面上に形成された金属からなる配線と、前記配
線の上面上に直接形成され、前記配線を構成する金属の
酸化物よりも酸素を透過させにくい材料からなる保護膜
とを有する半導体装置が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の第１の
実施例による半導体装置の製造方法を説明する。
実施例による半導体装置の製造方法を説明する。
【００１３】図１（Ａ）に示すように、ｐ型シリコン基
板１の表面にｎ型ウェル２０とｐ型ウェル３０が形成さ
れている。シリコン基板１の表面に形成されたフィール
ド酸化膜２によって、ｎ型ウェル２０及びｐ型ウェル３
０の表面に活性領域が画定されている。
板１の表面にｎ型ウェル２０とｐ型ウェル３０が形成さ
れている。シリコン基板１の表面に形成されたフィール
ド酸化膜２によって、ｎ型ウェル２０及びｐ型ウェル３
０の表面に活性領域が画定されている。
【００１４】ｎ型ウェル２０の表面層及び表面上に、ソ
ース領域２１Ｓ、ドレイン領域２１Ｄ、ゲート絶縁膜２
１Ｉ、ゲート電極２１ＧからなるｐチャネルＭＯＳトラ
ンジスタが形成されている。ｐ型ウェル３０の表面層及
び表面上に、ソース領域３１Ｓ、ドレイン領域３１Ｄ、
ゲート絶縁膜３１Ｉ、ゲート電極３１Ｇからなるｎチャ
ネルＭＯＳトランジスタが形成されている。ゲート電極
２１Ｇ及び３１Ｇは、ポリシリコン層とタングステンシ
リサイド（ＷＳｉ）層との２層構造を有する。
ース領域２１Ｓ、ドレイン領域２１Ｄ、ゲート絶縁膜２
１Ｉ、ゲート電極２１ＧからなるｐチャネルＭＯＳトラ
ンジスタが形成されている。ｐ型ウェル３０の表面層及
び表面上に、ソース領域３１Ｓ、ドレイン領域３１Ｄ、
ゲート絶縁膜３１Ｉ、ゲート電極３１Ｇからなるｎチャ
ネルＭＯＳトランジスタが形成されている。ゲート電極
２１Ｇ及び３１Ｇは、ポリシリコン層とタングステンシ
リサイド（ＷＳｉ）層との２層構造を有する。
【００１５】図の右端のフィールド酸化膜２の表面上
に、ゲート電極２１Ｇ及び３１Ｇと同様の層構造を有す
るローカル配線５０が形成されている。ゲート電極２１
Ｇ、３１Ｇ及びローカル配線５０の側壁上には、それぞ
れサイドウォール絶縁物が形成されている。サイドウォ
ール絶縁物は、低濃度ドレイン（ＬＤＤ）構造のドレイ
ン領域を形成するときのイオン注入用マスクとして使用
される。
に、ゲート電極２１Ｇ及び３１Ｇと同様の層構造を有す
るローカル配線５０が形成されている。ゲート電極２１
Ｇ、３１Ｇ及びローカル配線５０の側壁上には、それぞ
れサイドウォール絶縁物が形成されている。サイドウォ
ール絶縁物は、低濃度ドレイン（ＬＤＤ）構造のドレイ
ン領域を形成するときのイオン注入用マスクとして使用
される。
【００１６】シリコン基板１の表面上に形成されたＭＯ
Ｓトランジスタ、フィールド酸化膜２及びローカル配線
５０を覆うように、化学気相成長（ＣＶＤ）によりＳｉ
Ｏ2からなる厚さ約０．１μｍの絶縁層４０を形成す
る。絶縁層４０の表面上に、原料として流量５００ｍｇ
／ｍｉｎのテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯ
Ｓ）、流量７００ｓｃｃｍの酸素を用い、雰囲気圧力を
５Ｔｏｒｒ、成長温度を４００℃とし、周波数３５０ｋ
Ｈｚの高周波電力を９０Ｗ及び周波数１３．５６ＭＨｚ
の高周波電力を９０Ｗ入力してプラズマ励起型化学気相
成長（ＰＥＣＶＤ）により、厚さ約０．８μｍのＴＥＯ
Ｓ酸化膜４１を形成する。なお、ＴＥＯＳのキャリアガ
スとして例えば流量４８０ｓｃｃｍのヘリウム（Ｈｅ）
を用いる。
Ｓトランジスタ、フィールド酸化膜２及びローカル配線
５０を覆うように、化学気相成長（ＣＶＤ）によりＳｉ
Ｏ2からなる厚さ約０．１μｍの絶縁層４０を形成す
る。絶縁層４０の表面上に、原料として流量５００ｍｇ
／ｍｉｎのテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯ
Ｓ）、流量７００ｓｃｃｍの酸素を用い、雰囲気圧力を
５Ｔｏｒｒ、成長温度を４００℃とし、周波数３５０ｋ
Ｈｚの高周波電力を９０Ｗ及び周波数１３．５６ＭＨｚ
の高周波電力を９０Ｗ入力してプラズマ励起型化学気相
成長（ＰＥＣＶＤ）により、厚さ約０．８μｍのＴＥＯ
Ｓ酸化膜４１を形成する。なお、ＴＥＯＳのキャリアガ
スとして例えば流量４８０ｓｃｃｍのヘリウム（Ｈｅ）
を用いる。
【００１７】ＴＥＯＳ酸化膜は成長時に下地表面上を流
動しやすいため、ＴＥＯＳ酸化膜４１の表面の凹凸が下
地表面の凹凸よりも緩和される。ＴＥＯＳ酸化膜４１及
び絶縁層４０を貫通し、ソース領域２１Ｓ、ドレイン領
域３１Ｄ及びローカル配線５０の一部表面をそれぞれ露
出させるコンタクトホール４５、４６及び４７を形成す
る。ＴＥＯＳ酸化膜４１の表面上には成長せずコンタク
トホール４５、４６及び４７の底面に露出した導電性表
面上にのみ成長する条件で、ＣＶＤによりタングステン
（Ｗ）を成長させる。コンタクトホール４５、４６及び
４７内にそれぞれＷプラグ４２、４３及び４４が形成さ
れる。
動しやすいため、ＴＥＯＳ酸化膜４１の表面の凹凸が下
地表面の凹凸よりも緩和される。ＴＥＯＳ酸化膜４１及
び絶縁層４０を貫通し、ソース領域２１Ｓ、ドレイン領
域３１Ｄ及びローカル配線５０の一部表面をそれぞれ露
出させるコンタクトホール４５、４６及び４７を形成す
る。ＴＥＯＳ酸化膜４１の表面上には成長せずコンタク
トホール４５、４６及び４７の底面に露出した導電性表
面上にのみ成長する条件で、ＣＶＤによりタングステン
（Ｗ）を成長させる。コンタクトホール４５、４６及び
４７内にそれぞれＷプラグ４２、４３及び４４が形成さ
れる。
【００１８】ＴＥＯＳ酸化膜４１の上面及びＷプラグ４
２、４３及び４４の上面上に、ＴＥＯＳ酸化膜４１の成
長と同様の条件で、厚さ０．５μｍのＴＥＯＳ酸化膜６
０を形成する。ＴＥＯＳ酸化膜６０を部分的にエッチン
グし、配線を形成すべき溝６１及び６２を形成する。溝
６１の底面にはＷプラグ４２の上面が露出し、溝６２の
底面には、Ｗプラグ４３及び４４の上面が露出してい
る。溝６１及び６２の幅は、例えば約０．５μｍとす
る。
２、４３及び４４の上面上に、ＴＥＯＳ酸化膜４１の成
長と同様の条件で、厚さ０．５μｍのＴＥＯＳ酸化膜６
０を形成する。ＴＥＯＳ酸化膜６０を部分的にエッチン
グし、配線を形成すべき溝６１及び６２を形成する。溝
６１の底面にはＷプラグ４２の上面が露出し、溝６２の
底面には、Ｗプラグ４３及び４４の上面が露出してい
る。溝６１及び６２の幅は、例えば約０．５μｍとす
る。
【００１９】ＴＥＯＳ酸化膜６０の上面及び溝６１及び
６２の内面を覆うように、ＴｉＮからなる厚さ５０ｎｍ
の接着層６３を形成する。接着層６３は、例えば、ター
ゲットとしてＴｉ板、スパッタガスとしてＮ2 ガスを用
いた反応性マグネトロンスパッタリングにより形成す
る。
６２の内面を覆うように、ＴｉＮからなる厚さ５０ｎｍ
の接着層６３を形成する。接着層６３は、例えば、ター
ゲットとしてＴｉ板、スパッタガスとしてＮ2 ガスを用
いた反応性マグネトロンスパッタリングにより形成す
る。
【００２０】接着層６３の表面上に、３．１重量％のル
テニウム（Ｒｕ）を含有する銅（Ｃｕ）からなる導電層
６４を形成する。導電層６４は、例えば、ターゲットと
して３．１重量％のＲｕを含んだＣｕ板、スパッタガス
としてアルゴン（Ａｒ）を用い、入力電力を４ｋＷ、基
板温度を雰囲気温度としたＤＣマグネトロンスパッタリ
ングにより行う。
テニウム（Ｒｕ）を含有する銅（Ｃｕ）からなる導電層
６４を形成する。導電層６４は、例えば、ターゲットと
して３．１重量％のＲｕを含んだＣｕ板、スパッタガス
としてアルゴン（Ａｒ）を用い、入力電力を４ｋＷ、基
板温度を雰囲気温度としたＤＣマグネトロンスパッタリ
ングにより行う。
【００２１】Ｈ2 雰囲気中で、温度約３７０℃、時間約
４分の熱処理を行い、Ｃｕをリフローさせる。このと
き、溝６１及び６２の底面上に形成された導電層６４の
上面がＴＥＯＳ酸化膜６０の上面の高さよりも高くなる
ように導電層６４を形成しておくことが好ましい。
４分の熱処理を行い、Ｃｕをリフローさせる。このと
き、溝６１及び６２の底面上に形成された導電層６４の
上面がＴＥＯＳ酸化膜６０の上面の高さよりも高くなる
ように導電層６４を形成しておくことが好ましい。
【００２２】図１（Ｂ）に示すように、導電層６４及び
接着層６３を化学機械研磨してＴＥＯＳ酸化膜６０の上
面を露出させる。導電層６４及び接着層６３の化学機械
研磨は、例えば、スラリーとしてロデール社製のＸＪＦ
Ｗ８０９９、パッドとしてロデール社製のＩＣ１０００
／ＳＵＢＡＩＶを用い、プラテン及びキャリアの回転数
を共に５０ｒｐｍ、圧力を３．５ｐｓｉとして約６０秒
間行う。溝６１内に接着層６３ａと配線６４ａが残り、
溝６２内に接着層６３ｂと配線６４ｂが残る。配線６４
ａ及び６４ｂの上面が、ＴＥＯＳ酸化膜６０の上面とほ
ぼ面一になる。
接着層６３を化学機械研磨してＴＥＯＳ酸化膜６０の上
面を露出させる。導電層６４及び接着層６３の化学機械
研磨は、例えば、スラリーとしてロデール社製のＸＪＦ
Ｗ８０９９、パッドとしてロデール社製のＩＣ１０００
／ＳＵＢＡＩＶを用い、プラテン及びキャリアの回転数
を共に５０ｒｐｍ、圧力を３．５ｐｓｉとして約６０秒
間行う。溝６１内に接着層６３ａと配線６４ａが残り、
溝６２内に接着層６３ｂと配線６４ｂが残る。配線６４
ａ及び６４ｂの上面が、ＴＥＯＳ酸化膜６０の上面とほ
ぼ面一になる。
【００２３】ソース領域２１ＳがＷプラグ４２及び配線
６４ａを介して基板上の他の半導体素子に接続され、ド
レイン領域３１ＤがＷプラグ４３、配線６４ｂ及びＷプ
ラグ４４を介してローカル配線５０に接続される。
６４ａを介して基板上の他の半導体素子に接続され、ド
レイン領域３１ＤがＷプラグ４３、配線６４ｂ及びＷプ
ラグ４４を介してローカル配線５０に接続される。
【００２４】図１（Ｃ）の工程を説明する。Ｈ2 雰囲気
中で温度を３７０℃として約４分間の熱処理を行い、配
線６４ａ及び６４ｂの表面に形成された自然酸化膜を除
去する。次に、Ａｒ雰囲気中で温度を４００℃とし約３
０分間の熱処理を行う。この熱処理により、配線６４ａ
及び６４ｂに含有されていたＲｕ原子が表面上に析出
し、配線６４ａ及び６４ｂの表面上に、それぞれＲｕか
らなる厚さ約１０ｎｍの保護膜６５ａ及び６５ｂが形成
される。
中で温度を３７０℃として約４分間の熱処理を行い、配
線６４ａ及び６４ｂの表面に形成された自然酸化膜を除
去する。次に、Ａｒ雰囲気中で温度を４００℃とし約３
０分間の熱処理を行う。この熱処理により、配線６４ａ
及び６４ｂに含有されていたＲｕ原子が表面上に析出
し、配線６４ａ及び６４ｂの表面上に、それぞれＲｕか
らなる厚さ約１０ｎｍの保護膜６５ａ及び６５ｂが形成
される。
【００２５】配線中に含有される不純物をその表面上に
析出させることにより、配線の露出した表面を保護膜で
選択的に被覆することができる。ＲｕはＣｕよりも酸化
されやすく優先的に酸化されるため、Ｃｕ配線の酸化を
抑制することができる。保護膜６５ａ及び６５ｂが自然
酸化されて酸化ルテニウム（ＲｕＯ2 ）が形成されたと
しても、ＲｕＯ2 は導電性を有するため、上層配線との
電気的接続が確保される。ＲｕＯ2 膜は酸化銅の膜より
も酸素を透過しにくいため、保護膜６５ａ及び６５ｂの
下のＣｕ配線６４ａ及び６４ｂの酸化を防止することが
できる。
析出させることにより、配線の露出した表面を保護膜で
選択的に被覆することができる。ＲｕはＣｕよりも酸化
されやすく優先的に酸化されるため、Ｃｕ配線の酸化を
抑制することができる。保護膜６５ａ及び６５ｂが自然
酸化されて酸化ルテニウム（ＲｕＯ2 ）が形成されたと
しても、ＲｕＯ2 は導電性を有するため、上層配線との
電気的接続が確保される。ＲｕＯ2 膜は酸化銅の膜より
も酸素を透過しにくいため、保護膜６５ａ及び６５ｂの
下のＣｕ配線６４ａ及び６４ｂの酸化を防止することが
できる。
【００２６】Ｃｕ配線６４ａ及び６４ｂの上にさらに上
層配線を形成する場合には、図１（Ａ）のＴＥＯＳ酸化
膜４１を形成する工程から図１（Ｃ）の保護膜６５ａ及
び６５ｂを形成する工程までと同様の工程を繰り返し実
施すればよい。
層配線を形成する場合には、図１（Ａ）のＴＥＯＳ酸化
膜４１を形成する工程から図１（Ｃ）の保護膜６５ａ及
び６５ｂを形成する工程までと同様の工程を繰り返し実
施すればよい。
【００２７】Ｒｕを析出した後のＣｕ配線６４ａ及び６
４ｂ中には、ほとんどＲｕが含まれていないため、通常
のＣｕ配線とほぼ同様の電気的特性を得ることができ
る。上記実施例では、Ｃｕ中のＲｕ含有量を３．１重量
％としたが含有量を変えてもよい。十分な厚さのＲｕ保
護膜を形成し、かつＲｕ析出後のＣｕ配線の良好な電気
的特性を確保するためには、Ｒｕ含有量を３〜６重量％
とすることが好ましい。
４ｂ中には、ほとんどＲｕが含まれていないため、通常
のＣｕ配線とほぼ同様の電気的特性を得ることができ
る。上記実施例では、Ｃｕ中のＲｕ含有量を３．１重量
％としたが含有量を変えてもよい。十分な厚さのＲｕ保
護膜を形成し、かつＲｕ析出後のＣｕ配線の良好な電気
的特性を確保するためには、Ｒｕ含有量を３〜６重量％
とすることが好ましい。
【００２８】上記実施例では、Ｃｕ配線中にＲｕを含有
させ、Ｒｕからなる保護膜を形成する場合を説明した
が、Ｒｕの代わりにＺｎを含有させ、Ｚｎからなる保護
膜を形成してもよい。
させ、Ｒｕからなる保護膜を形成する場合を説明した
が、Ｒｕの代わりにＺｎを含有させ、Ｚｎからなる保護
膜を形成してもよい。
【００２９】次に、Ｃｕ配線中のチタン（Ｔｉ）を含有
させる第２の実施例を、第１の実施例と同様の図１を参
照して説明する。図１（Ａ）における接着層６３を形成
するまでは、第１の実施例と同様である。接着層６３の
表面上に、１０重量％のＴｉを含むＣｕからなる導電層
６４を形成する。導電層６４は、例えば、ターゲットと
して１０重量％のＴｉを含んだＴｉ板、スパッタガスと
してＡｒガスを用い、入力電力を５ｋＷ、基板温度を雰
囲気温度としたＤＣマグネトロンスパッタリングにより
行う。
させる第２の実施例を、第１の実施例と同様の図１を参
照して説明する。図１（Ａ）における接着層６３を形成
するまでは、第１の実施例と同様である。接着層６３の
表面上に、１０重量％のＴｉを含むＣｕからなる導電層
６４を形成する。導電層６４は、例えば、ターゲットと
して１０重量％のＴｉを含んだＴｉ板、スパッタガスと
してＡｒガスを用い、入力電力を５ｋＷ、基板温度を雰
囲気温度としたＤＣマグネトロンスパッタリングにより
行う。
【００３０】第１の実施例と同様に、導電層６４をリフ
ローさせ、化学機械研磨を行う。図１（Ｂ）に示すよう
に、Ｔｉを含有するＣｕ配線６４ａ及び６４ｂが形成さ
れる。
ローさせ、化学機械研磨を行う。図１（Ｂ）に示すよう
に、Ｔｉを含有するＣｕ配線６４ａ及び６４ｂが形成さ
れる。
【００３１】図１（Ｃ）の工程を説明する。Ｈ2 雰囲気
中で温度を約３７０℃とし約４分間の熱処理を行って、
Ｃｕ配線６４ａ及び６４ｂの表面上の自然酸化膜を除去
する。メチルヒドラジン（ＮＨ2 ＮＨ（ＣＨ3 ））等の
Ｔｉを窒化する雰囲気中で、温度を約４００℃とし約３
０分間の熱処理を行う。Ｃｕ配線６４ａ及び６４ｂ中に
含有されていたＴｉ原子がその表面上に析出する。析出
したＴｉは窒化され、ＴｉＮからなる厚さ約１００ｎｍ
の保護膜６５ａ及び６５ｂが形成される。
中で温度を約３７０℃とし約４分間の熱処理を行って、
Ｃｕ配線６４ａ及び６４ｂの表面上の自然酸化膜を除去
する。メチルヒドラジン（ＮＨ2 ＮＨ（ＣＨ3 ））等の
Ｔｉを窒化する雰囲気中で、温度を約４００℃とし約３
０分間の熱処理を行う。Ｃｕ配線６４ａ及び６４ｂ中に
含有されていたＴｉ原子がその表面上に析出する。析出
したＴｉは窒化され、ＴｉＮからなる厚さ約１００ｎｍ
の保護膜６５ａ及び６５ｂが形成される。
【００３２】析出したＴｉを積極的に窒化して導電性の
ＴｉＮとすることにより、絶縁性の酸化チタンが形成さ
れることを防止できる。ＴｉＮ膜は、酸化銅の膜よりも
Ｏ2を透過しにくいため、第１の実施例と同様の効果を
得ることができる。
ＴｉＮとすることにより、絶縁性の酸化チタンが形成さ
れることを防止できる。ＴｉＮ膜は、酸化銅の膜よりも
Ｏ2を透過しにくいため、第１の実施例と同様の効果を
得ることができる。
【００３３】上記第２の実施例では、配線材料として用
いるＣｕ中のＴｉ含有量を１０重量％としたが、含有量
を変えてもよい。保護膜の厚さ及びＣｕ配線の電気的特
性を考慮すると、Ｔｉ含有量を５〜１０重量％とするこ
とが好ましい。
いるＣｕ中のＴｉ含有量を１０重量％としたが、含有量
を変えてもよい。保護膜の厚さ及びＣｕ配線の電気的特
性を考慮すると、Ｔｉ含有量を５〜１０重量％とするこ
とが好ましい。
【００３４】上記第１及び第２の実施例では、配線材料
としてＣｕを使用する場合を説明したが、Ｃｕ以外の金
属を用いてもよい。この場合、配線材料中の不純物を、
その不純物の単体、酸化物または窒化物が配線材料の酸
化物よりも酸素を透過させにくいものとする。
としてＣｕを使用する場合を説明したが、Ｃｕ以外の金
属を用いてもよい。この場合、配線材料中の不純物を、
その不純物の単体、酸化物または窒化物が配線材料の酸
化物よりも酸素を透過させにくいものとする。
【００３５】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
配線の露出した表面上に選択的に保護膜を形成できる。
保護膜を形成することにより、その下の配線の酸化を防
止することができる。
配線の露出した表面上に選択的に保護膜を形成できる。
保護膜を形成することにより、その下の配線の酸化を防
止することができる。
【図１】本発明の実施例による半導体装置の製造方法を
説明するための基板の断面図である。
説明するための基板の断面図である。
１ シリコン基板 ２ フィールド酸化膜 ２０ ｎ型ウェル ２１Ｓ、３１Ｓ ソース領域 ２１Ｄ、３１Ｄ ドレイン領域 ２１Ｇ、３１Ｇ ゲート電極 ２１Ｉ、３１Ｉ ゲート絶縁膜 ３０ ｐ型ウェル ４０ 絶縁層 ４１、６０ ＴＥＯＳ酸化膜 ４２、４３、４４ Ｗプラグ ４５、４６、４７ コンタクトホール ５０ ローカル配線 ６１、６２ 溝 ６３、６３ａ、６３ｂ 接着層 ６４ 導電層 ６４ａ、６４ｂ 配線 ６５ａ、６５ｂ 保護膜
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体基板の表面上に絶縁材料からなる
層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜を部分的にエッチングして配線を形成す
るための溝を形成する工程と、 前記溝を埋め込むように前記層間絶縁膜の表面上に、不
純物を含む金属からなる導電層であって、該不純物単体
または該不純物の酸化物若しくは窒化物が導電性を有
し、かつ前記導電層を構成する金属の酸化物よりも酸素
を通しにくい前記導電層を形成する工程と、 前記導電層を、化学機械研磨により研磨し、前記溝以外
の領域に形成された前記導電層を除去し、前記溝の中に
配線を残す工程と、 前記基板を熱処理し、前記配線の中に含まれている前記
不純物を、前記配線の表面上に析出させる工程とを含む
半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記導電層を構成する金属がＣｕであ
り、前記不純物がＴｉ、Ｒｕ、Ｚｎからなる群より選ば
れた１つの元素である請求項１に記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項３】 前記不純物がＴｉであり、前記析出させ
る工程において、Ｔｉを窒化させる雰囲気中で熱処理を
行う請求項２に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記導電層を形成する工程において、前
記溝の底面上に形成される導電層の上面が前記層間絶縁
膜の上面よりも高くなるように前記導電層を形成する請
求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 上面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の上面上に形成された金属からなる配線
と、 前記配線の上面上に直接形成され、前記配線を構成する
金属の酸化物よりも酸素を透過させにくい材料からなる
保護膜とを有する半導体装置。 - 【請求項６】 前記配線がＣｕで構成され、前記保護膜
がＴｉ、Ｒｕ、Ｚｎ、窒化チタン、酸化ルテニウム、酸
化亜鉛からなる群より選ばれた１つの材料で構成されて
いる請求項５に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1679796A JPH09213695A (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1679796A JPH09213695A (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09213695A true JPH09213695A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11926157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1679796A Withdrawn JPH09213695A (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09213695A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009231355A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Tohoku Univ | 半導体装置およびその形成方法 |
-
1996
- 1996-02-01 JP JP1679796A patent/JPH09213695A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009231355A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Tohoku Univ | 半導体装置およびその形成方法 |
| US8304908B2 (en) | 2008-03-19 | 2012-11-06 | Semiconductor Technology Academic Research Center | Semiconductor device having a multilevel interconnect structure and method for fabricating the same |
| US8709939B2 (en) | 2008-03-19 | 2014-04-29 | Semiconductor Technology Academic Research Center | Semiconductor device having a multilevel interconnect structure and method for fabricating the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030401 |