JPH09232312A

JPH09232312A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH09232312A
Application number: JP3948796A
Authority: JP
Inventors: Mitsuteru Mushiga; 満輝虫賀
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1996-02-27
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】銅を配線材料とした多層配線を有する半導体装
置の製造方法に関し、配線層間の寄生容量を低減し、銅
のエッチング生成物による配線層間の短絡を防止する。【解決手段】基体３１上の第１の絶縁膜３２に凹部３４
を形成する工程と、凹部３４に銅膜３５ａを埋め込む工
程と、銅膜３５ａの表面に第１の導電膜３６を選択的に
成長する工程と、第１の導電膜３６を被覆して第２の絶
縁膜３７を形成する工程と、第２の絶縁膜３７を選択的
にエッチングして第１の導電膜３６上に第２の絶縁膜３
７の開口３８ａ，３８ｂを形成する工程と、開口３８
ａ，３８ｂに第２の導電膜を埋め込み、第１の導電膜３
６と接触させる工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、より詳しくは、銅を配線材料とした
多層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】半導体装置の高密度化に伴い、素子間等
を接続する配線層の微細化が図られ、また、配線層が形
成された半導体基板表面の平坦化が図られている。この
ため、配線材料としてＡｌ等よりも抵抗率が小さい銅が
配線材料として用いられ、かつ配線層が形成された半導
体基板の表面はＣＭＰ（chemical mechanical polishin
g ）法により研磨され、配線層による表面の凹凸が均さ
れる。

【０００３】図６（ａ）〜（ｄ），図７（ａ）〜（ｄ）
は、従来例の銅配線層の形成方法について説明する断面
図である。まず、図６（ａ）に示すように、半導体基板
上に下地絶縁膜が形成されてなる基体１上にシリコン酸
化膜２を形成した後、シリコン酸化膜２をパターニング
して銅配線層を埋め込むための凹部を形成する。続い
て、凹部を被覆して下地絶縁膜等と銅との密着性を改善
し、かつシリコン酸化膜２中への銅の拡散を防止するた
め、窒化チタンや窒化タングステン等からなる導電性を
有する拡散阻止膜３を形成する。

【０００４】次いで、図６（ｂ）に示すように、拡散阻
止膜３上に銅膜４を形成する。次に、図６（ｃ）に示す
ように、リフローやフォースフィルなどによって銅膜４
を流動化させて凹部に銅膜４を確実に埋め込むととも
に、研磨し易いように、表面を平坦化する。次いで、図
６（ｄ）に示すように、ＣＭＰ法によってシリコン酸化
膜２の表面まで銅膜４を研磨し、拡散阻止膜３ａを介し
て銅膜４ａを凹部に埋め込むとともに、基体表面を平坦
化する。これにより、銅膜４ａの第１の配線層が形成さ
れる。

【０００５】次に、図７（ａ）に示すように、シリコン
酸化膜２及び第１の配線層４ａ上にシリコン窒化膜５と
シリコン酸化膜６を形成する。シリコン窒化膜５は銅の
シリコン酸化膜６への拡散を防止する。次いで、図７
（ｂ）に示すように、不図示のレジストマスクに基づい
て、シリコン酸化膜６及びシリコン窒化膜５をドライエ
ッチングして、第１の配線層４ａ上のシリコン酸化膜６
及びシリコン窒化膜５に開口７ａ，７ｂを形成する。こ
れにより、開口７ａ，７ｂの底部に銅膜４ａを露出させ
る。

【０００６】次に、図７（ｃ）に示すように、開口７
ａ，７ｂ内にそれぞれ拡散阻止膜８ａ，８ｂを介在させ
て銅膜９ａ，９ｂを埋め込む。これにより、第１の配線
層４ａとそれぞれ接続する銅膜９ａ，９ｂからなる第２
の配線層が形成される。銅膜９ａ，９ｂを埋め込むとき
に同時に表面が平坦化される。次いで、図７（ｄ）に示
すように、絶縁膜１０を形成した後、絶縁膜１０をパタ
ーニングして開口を形成し、第２の配線層９ａ，９ｂを
露出させる。続いて、この開口内にそれぞれ拡散阻止膜
１１ａ，１１ｂを介在させて銅膜１２ａ，１２ｂを埋め
込む。これにより、第２の配線層９ａ，９ｂとそれぞれ
接続する銅膜１２ａ，１２ｂからなる第３の配線層が形
成される。このときも表面は平坦化されている。

【０００７】また、上記と異なる構造を有する多層の銅
配線層が形成されることもある。即ち、銅配線層は絶縁
膜中に埋め込まれないで、絶縁膜上に突出して形成され
る場合である。この場合、図８に示すように、拡散阻止
膜２２、銅膜２３、拡散阻止膜２４を順に積層した後、
パターニングして、窒化チタン膜等からなる拡散阻止膜
２２，２４により上下表面が挟まれた第１の銅配線層２
３を形成する。続いて、第１の銅配線層２３の側面から
の銅の拡散を防止するため、これらをシリコン窒化膜２
５により被覆する。

【０００８】その後、銅配線層２３と接続する第２の銅
配線層２８ａ，２８ｂと、第２の銅配線層２８ａ，２８
ｂとそれぞれ接続する第３の銅配線層３１とがシリコン
酸化膜２６，２９の開口内に埋め込まれて形成される。
このときにも、第２の銅配線層２８ａ，２８ｂ及び第３
の銅配線層３１とシリコン酸化膜２６，２９との間には
拡散阻止膜２７ａ，２７ｂ及び３０を介在させている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７
（ｄ）及び図８に示すように、シリコン酸化膜６，２６
中の銅の拡散を防止すべくシリコン窒化膜５，２５を用
いている。シリコン窒化膜５，２５はシリコン酸化膜
６，２６と比べて誘電率が大きいため、配線層間の寄生
容量が大きくなるという問題がある。

【００１０】また、図７（ｂ）の開口を形成する工程に
おいて、開口７ａ，７ｂの形成の最終段階でシリコン窒
化膜５が除去された後、露出した銅膜４ａがエッチング
ガスに曝されてエッチングされ、図９に示すように、銅
のエッチング生成物が開口７ａ，７ｂの側壁やその周辺
部のシリコン酸化膜６上に付着する。このため、その後
の加熱処理により銅がシリコン酸化膜６中を拡散し、隣
接する配線層同士が短絡してしまうという問題がある。

【００１１】更に、図６（ｄ）の研磨の工程において、
図１０（ａ）や図１０（ｂ）に示すように、配線層４ｃ
の露出面積が広い場所や配線層４ｅ〜４ｇの密度の高い
場所で、銅膜やシリコン酸化膜２がともに周辺部よりも
余計に研磨されて凹んでしまう。これらはそれぞれ所謂
ディッシング（dishing ）及びシンニング（thinning）
といわれる。

【００１２】従って、表面の平坦化を改善するため異方
性のよい成膜方法でその上にシリコン酸化膜６を形成し
た場合、谷にあたる凹んだ部分のシリコン酸化膜６の膜
厚は他よりも厚くなる。このため、開口を形成する図７
（ｂ）の工程において、図１１（ａ）に示すように、平
坦な場所のシリコン酸化膜６等がエッチングされた後も
そこの開口７ｄ，７ｅ内ではシリコン酸化膜６等が残
る。開口７ｄ，７ｅ内のシリコン酸化膜６等を完全に除
去するためには、図１１（ｂ）に示すように、更にエッ
チングを続ける必要がある。このため、平坦な場所の開
口７ｃ内の銅膜４ｂが過剰にエッチングされてしまい、
銅のエッチング生成物１３ｂが開口７ｃの側壁やその周
辺部のシリコン酸化膜６上に付着する。これにより、銅
がシリコン酸化膜６中を拡散し、隣接する配線層同士が
短絡してしまうという問題がある。

【００１３】本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて
創作されたものであり、配線層間の寄生容量を低減し、
銅のエッチング生成物による配線層間の短絡を防止する
ことが可能な、銅配線層を形成する工程を含む半導体装
置及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題は、第１の発明
である、基体上の第１の絶縁膜に凹部を形成する工程
と、前記凹部に銅膜を埋め込む工程と、前記銅膜の表面
に第１の導電膜を選択的に成長する工程と、前記第１の
導電膜を被覆して第２の絶縁膜を形成する工程と、前記
第２の絶縁膜を選択的にエッチングして前記第１の導電
膜上に前記第２の絶縁膜の開口を形成する工程と、前記
開口に第２の導電膜を埋め込み、前記第１の導電膜と接
触させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の
製造方法によって解決され、第２の発明である、前記銅
膜を前記凹部に埋め込む工程は、該凹部を被覆して該銅
膜、又は前記拡散阻止膜及び前記銅膜を形成した後、該
銅膜を流動させ、その後前記銅膜、又は前記銅膜及び前
記拡散阻止膜を化学的及び物理的に研磨する工程を含む
ことを特徴とする第１の発明に記載の半導体装置の製造
方法によって解決され、第３の発明である、第１の絶縁
膜上に銅膜又は銅膜を含む導電膜を形成する工程と、前
記銅膜又は前記銅膜を含む導電膜をエッチングして前記
銅膜又は前記銅膜を含む導電膜からなる配線層を形成す
る工程と、前記配線層の表面に第１の導電膜を選択的に
成長させる工程と、前記第１の導電膜及び配線層を被覆
して第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜
を選択的にエッチングして前記第１の導電膜上に前記第
２の絶縁膜の開口を形成する工程と、前記開口に第２の
導電膜を埋め込む工程とを有することを特徴とする半導
体装置の製造方法によって解決され、第４の発明であ
る、前記銅膜を含む配線層は、順に積層された第１の拡
散阻止膜と銅膜と第２の拡散阻止膜とからなることを特
徴とする第３の発明に記載の半導体装置の製造方法によ
って解決される。

【００１５】本発明によれば、絶縁膜、例えばシリコン
酸化膜，ＰＳＧ膜，ＢＳＧ膜或いはＢＰＳＧ膜の凹部に
銅膜を埋め込んだ場合、凹部から露出する銅膜の表面に
第１の導電膜、例えばタングステン膜を形成している。
従って、第１の導電膜を被覆する絶縁膜に開口を形成す
るため絶縁膜をドライエッチングするとき、多少の過剰
エッチングが行われても銅膜はエッチング種に曝されな
い。これにより、銅のエッチング生成物が形成されず、
銅の絶縁膜への拡散を防止することができる。

【００１６】また、第１の導電膜により銅の絶縁膜への
拡散が阻止されるので、シリコン窒化膜等の拡散阻止膜
を必要としない。これにより、配線層間の寄生容量を低
減することができる。更に、絶縁膜の凹部又は開口に銅
膜を埋め込むとともに表面を平坦化するため化学的及び
物理的研磨法を用いた場合、ディッシング或いはシンニ
ング等により銅配線層上の絶縁膜の膜厚が厚くなったた
め過剰エッチングを行っても、銅膜を被覆する第１の導
電膜により銅膜はエッチング種に曝されない。これによ
り、銅のエッチング生成物が形成されず、銅の絶縁膜へ
の拡散を防止することができる。

【００１７】また、他の本発明によれば、絶縁膜の凹部
に埋め込まずに、基体上に突出する銅膜又は銅膜を含む
導電膜からなる配線層を形成した場合、銅が配線層の表
面或いは側面に露出するが、配線層を被覆して第１の導
電膜を形成しているので、銅膜の表面はもちろんのこと
側面も第１の導電膜により被覆される。このため、それ
らを被覆して絶縁膜を形成した場合でも、第１の導電膜
により絶縁膜への銅の拡散が阻止される。

【００１８】更に、上記第１の導電膜を銅膜の表面に或
いは配線層を被覆して選択的に形成しているので、確実
に銅膜の表面が被覆されるとともに、工程が簡略化され
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。（第１の実施の形態）図１（ａ）〜（ｄ），図２（ａ）
〜（ｄ），図３（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施
の形態に係る銅配線層の形成方法について説明する断面
図である。

【００２０】まず、図１（ａ）に示すように、半導体基
板上に下地絶縁膜が形成されてなる基板３１上にＣＶＤ
法によりシリコン酸化膜３２を形成した後、シリコン酸
化膜３２をパターニングして銅配線層を埋め込む凹部３
４を形成する。続いて、凹部３４を被覆して下地絶縁膜
等と銅膜との密着を改善し、かつシリコン酸化膜３２中
への銅の拡散を防止するため、窒化チタンや窒化タング
ステン等からなる導電性の拡散阻止膜３３をスパッタ法
又はＣＶＤ法により形成する。

【００２１】次いで、図１（ｂ）に示すように、拡散阻
止膜３３上にスパッタ法により銅膜３５を形成する。次
に、図１（ｃ）に示すように、例えば、リフロー法によ
り、圧力１Ｔｏｒｒの水素雰囲気中、温度３５０〜４０
０℃の条件で、銅膜３５を流動化させて凹部３４に銅膜
３５を確実につめるとともに、研磨し易いように、基体
３１表面を平坦化する。なお、銅膜３５を流動化させる
ためフォースフィル法を用いてもよい。その条件は次の
通りである。即ち、圧力６００〜７００ｋｇ／ｃｍ²の
Ａｒ雰囲気中で温度４００〜４５０℃とする。

【００２２】次いで、図１（ｄ）に示すように、アルミ
ナ等を混ぜたアルカリ溶液を用いたＣＭＰ（chemical m
echanical polishing ）法によってシリコン酸化膜３２
の表面まで銅膜４を研磨する。このとき、銅膜３５と拡
散阻止膜３３がシリコン酸化膜３２に対して選択的に研
磨される。これにより、拡散阻止膜３３ａを介して銅膜
３５ａが凹部３４に埋め込まれ、銅膜３５ａからなる第
１の配線層が形成されるとともに、基体３１表面が平坦
化される。

【００２３】次に、図２（ａ）に示すように、アルゴン
（Ａｒ）プラズマにシリコン酸化膜３２及び第１の配線
層３５ａの表面を曝し、研磨後に表面に残留する銅膜の
残さ等の汚染物を除去する。Ａｒ処理後、大気に曝さな
いで、引き続き、図２（ｂ）に示すように、選択成長法
により、流量６０sccmのＷＦ₆、流量４００sccmの
Ｈ₂、流量２５０sccmのＮ₂、流量２５００sccmのＡｒ
の混合ガスを用い、圧力５０Ｔｏｒｒ、温度４００〜４
５０℃の条件で、第１の配線層３５ａ上にタングステン
膜（第１の導電膜）３６を選択的に成長させる。

【００２４】次いで、図２（ｃ）に示すように、タング
ステン膜３６を被覆してシリコン酸化膜３７を形成す
る。次に、図２（ｄ）に示すように、ＣＨＦ₃＋ＣＦ₄
＋Ａｒガスを用いたドライエッチングにより、不図示の
レジストマスクに基づいて、シリコン酸化膜３７をエッ
チングして、タングステン膜３６上のシリコン酸化膜３
７に開口３８ａ，３８ｂを形成する。これにより、開口
３８ａ，３８ｂの底部にタングステン膜３６を露出させ
る。

【００２５】次に、図１（ｂ）に示す銅膜の成膜方法と
同じ方法により、銅膜を形成した後、図１（ｃ）に示す
リフロー法と同じ方法により、銅膜を流動化させて、開
口３８ａ，３８ｂに完全に埋め込む。続いて、図１
（ｄ）で説明した研磨方法と同じ方法により、銅膜４０
ａ，４０ｂ及び拡散阻止膜３９ａ，３９ｂを研磨し、開
口３８ａ，３８ｂ内にそれぞれ拡散阻止膜３９ａ，３９
ｂを介在させて銅膜４０ａ，４０ｂを埋め込む。これに
より、図３（ａ）に示すように、第１の配線層３５ａと
それぞれ接続する銅膜４０ａ，４０ｂからなる第２の配
線層が形成される。

【００２６】次いで、図２（ａ）に示す方法と同じ方法
でＡｒプラズマにシリコン酸化膜３７及び第２の配線層
４０ａ，４０ｂの表面を曝し、研磨後に表面に残留する
銅膜の残さ等の汚染物を除去する。引き続き、大気に曝
さないで、図２（ｂ）に示す選択成長法と同じ方法によ
り、第２の配線層４０ａ，４０ｂ上にそれぞれタングス
テン膜（第１の導電膜）４１ａ，４１ｂを選択的に成長
させる。

【００２７】次に、シリコン酸化膜４２を形成した後、
シリコン酸化膜４２をパターニングして開口を形成し、
タングステン膜４１ａ，４１ｂを露出させる。続いて、
図１（ｂ）に示す成膜方法と同じ方法により、拡散阻止
膜及び銅膜を順に形成した後、図１（ｃ）に示すリフロ
ー法と同じ方法により、銅膜を流動化させて、開口に完
全に埋め込む。続いて、図１（ｄ）で説明した研磨方法
と同じ方法により、銅膜及び拡散阻止膜を研磨し、この
開口内にそれぞれ拡散阻止膜４３ａ，４３ｂを介在させ
て銅膜４４ａ，４４ｂを埋め込む。これにより、図３
（ｂ）に示すように、第２の配線層４０ａ，４０ｂとそ
れぞれ接続する銅膜４４ａ，４４ｂからなる第３の配線
層が形成される。

【００２８】以上のように、本発明の第１の実施の形態
によれば、図２（ｂ）にしめすように、シリコン酸化膜
３２の凹部３４に銅膜３５ａを埋め込んだ場合、凹部３
４から露出する銅膜３５ａの表面にタングステン膜３６
を形成している。従って、図４（ａ）に示すように、タ
ングステン膜３６を被覆するシリコン酸化膜３７に開口
を形成するためシリコン酸化膜３７をドライエッチング
するとき、多少の過剰エッチングが行われても銅膜３５
ａはエッチング種に曝されない。これにより、銅のエッ
チング生成物が形成されず、銅のシリコン酸化膜３７へ
の拡散を防止することができる。

【００２９】また、タングステン膜３６により銅のシリ
コン酸化膜３７への拡散が阻止されるので、シリコン窒
化膜等の拡散阻止膜を必要としない。これにより、配線
層間の寄生容量を低減することができる。これと、凹部
３４内のシリコン酸化膜３２と銅膜３５ａの間に介在さ
せる拡散阻止膜３３ａとを併用することにより、銅膜３
５ａ周辺部のシリコン酸化膜３２，３７への銅の拡散を
完全に防止することができる。

【００３０】更に、図１（ｄ）に示すように、シリコン
酸化膜３２の凹部３４に銅膜３５ｂ，３５ｃを埋め込む
とともに表面を平坦化するためＣＭＰ法を用いた場合、
図４（ｂ）に示すように、ディッシング或いはシンニン
グ等により銅配線層３５ｃ上のシリコン酸化膜３７の膜
厚が厚くなったため過剰エッチングを行っても、銅膜３
５ｃを被覆するタングステン膜３６ｂにより銅膜３５ｃ
はエッチング種に曝されない。これにより、銅のエッチ
ング生成物が形成されず、銅のシリコン酸化膜３７への
拡散を防止することができる。これは、図３（ａ）に示
す工程の際にも同様な効果を有する。

【００３１】また、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すよ
うに、凹部３４又は開口３８ａ，３８ｂに銅膜３５ａ，
４０ａ，４０ｂを埋め込む工程の後であって銅膜３５
ａ，４０ａ，４０ｂの表面にタングステン膜３６，４１
ａ，４１ｂを選択的に成長させる工程の前に、表面をＡ
ｒプラズマを用いたドライエッチングにより清浄化する
ことにより、研磨等の後に表面に残留する銅等をより完
全に取り除くことができるので、より一層完全に配線層
間の短絡を防止することができる。

【００３２】更に、上記タングステン膜３６，４１ａ，
４１ｂを銅膜３５ａ，４０ａ，４０ｂの表面に選択的に
形成しているので、確実に銅膜３５ａ，４０ａ，４０ｂ
の表面が被覆されるとともに、工程が簡略化される。（第２の実施の形態）上記と異なる構造を有する多層の
銅配線層が形成されることもある。即ち、銅配線層は絶
縁膜中に埋め込まれないで、絶縁膜上に突出して形成さ
れる場合である。

【００３３】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る
銅配線層の形成方法について説明する断面図である。こ
の場合、図５に示すように、半導体基板５１上の絶縁膜
５２の上に拡散阻止膜５３、銅膜５４、拡散阻止膜５５
を順に積層した後、パターニングして、窒化チタン膜等
からなる拡散阻止膜５３，５５により上下表面が挟まれ
た第１の銅配線層５４を形成する。続いて、第１の銅配
線層５４の側面からの銅の拡散を阻止するため、選択成
長によりこれらをタングステン膜（第１の導電膜）５６
により被覆する。

【００３４】その後、第１の実施の形態において説明し
たのと同じ方法により、第１の銅配線層５４と接続する
第２の銅配線層５９ａ，５９ｂと、第２の銅配線層５９
ａ，５９ｂとそれぞれ接続する第３の銅配線層６３とが
シリコン酸化膜５７，６１の開口内に埋め込まれて形成
される。このときにも、第２の銅配線層５９ａ，５９ｂ
及び第３の銅配線層６３とシリコン酸化膜５７，６１と
の間には拡散阻止膜６０ａ，６０ｂを介在させている。

【００３５】以上のように、本発明の第２の実施の形態
によれば、シリコン酸化膜５２の凹部に埋め込まずに、
拡散阻止膜５３，５５により上下が挟まれた第１の銅配
線層５４をシリコン酸化膜５２上に突出して形成した場
合、なお第１の銅配線層５４の側面が露出するが、第１
の銅配線層５４を被覆してタングステン膜５６を形成し
ているので、銅膜５４の側面もタングステン膜５６によ
り被覆される。このため、それらを被覆してシリコン酸
化膜５７を形成した場合でも、タングステン膜５６によ
りシリコン酸化膜５７への銅の拡散が阻止される。

【００３６】更に、上記タングステン膜５６を銅配線層
５４を被覆して選択的に形成しているので、確実に銅膜
５４の表面が被覆されるとともに、工程が簡略化され
る。なお、上記第１及び第２の実施の形態では、銅配線
層を被覆する絶縁膜としてシリコン酸化膜３２，３７，
４２，５２，５７，６１を用いているが、代わりにＰＳ
Ｇ膜，ＢＳＧ膜，ＢＰＳＧ膜等或いはこれらの複合膜を
用いてもよい。

【００３７】また、拡散阻止膜３３，３３ａ〜３３ｃ，
３９ａ，３９ｂ，４３ａ，４３ｂ，５３，５５，５８
ａ，５８ｂ，６２として窒化チタン膜を用いているが、
窒化タングステン膜その他、銅の拡散を阻止する導電性
を有する膜を用いてもよい。更に、選択成長させる導電
膜３６，３６ａ，３６ｂ，４１ａ，４１ｂ，５６，６０
ａ，６０ｂとしてタングステン膜を用いているが、選択
成長可能な他の導電膜を用いてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、絶縁膜
の凹部に銅膜を埋め込んだ場合、凹部から露出する銅膜
の表面に第１の導電膜を形成している。従って、第１の
導電膜を被覆する絶縁膜に開口を形成するため絶縁膜を
ドライエッチングするとき、多少の過剰エッチングが行
われても銅膜はエッチング種に曝されないので、銅のエ
ッチング生成物が形成されず、銅の絶縁膜への拡散を防
止することができる。

【００３９】また、第１の導電膜により銅の絶縁膜への
拡散が阻止されるので、シリコン窒化膜等の拡散阻止膜
を必要としない。これにより、配線層間の寄生容量を低
減することができるので、これと、凹部内の絶縁膜と銅
膜の間に介在させる拡散阻止膜とを併用することによ
り、銅膜周辺部の絶縁膜への銅の拡散を完全に防止する
ことができる。

【００４０】また、凹部に銅膜を埋め込む工程の後であ
って銅膜の表面に第１の導電膜を選択的に成長させる工
程の前に、表面をドライエッチングにより清浄化するこ
とにより、研磨等の後に表面に残留する銅等をより完全
に取り除くことができるので、より一層完全に配線層間
の短絡を防止することができる。更に、他の本発明によ
れば、絶縁膜の凹部に埋め込まずに、基体上に突出する
銅膜又は銅膜を含む導電膜からなる配線層を形成した場
合、配線層を被覆して第１の導電膜を形成しているの
で、銅膜の上下表面は勿論のことその側面も第１の導電
膜により被覆される。このため、それらを被覆して絶縁
膜を形成した場合でも、第１の導電膜により絶縁膜への
銅の拡散が阻止される。

【００４１】更に、上記第１の導電膜を銅膜の表面に或
いは配線層を被覆して選択的に形成しているので、確実
に銅膜の表面が被覆されるとともに、工程が簡略化され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の
形態に係る銅配線層の形成方法について示す断面図（そ
の１）である。

【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の
形態に係る銅配線層の形成方法について示す断面図（そ
の２）である。

【図３】図３（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の
形態に係る銅配線層の形成方法について示す断面図（そ
の３）である。

【図４】図４（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の
形態に係る銅配線層の形成方法の効果について示す断面
図である。

【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る銅配
線層の形成方法について示す断面図である。

【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、従来例に係る銅配線層
の形成方法について示す断面図（その１）である。

【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、従来例に係る銅配線層
の形成方法について示す断面図（その２）である。

【図８】図８は、従来例に係る銅配線層の形成方法につ
いて示す断面図である。

【図９】図９は、従来例に係る銅配線層の形成方法の問
題点について示す断面図である。

【図１０】図１０（ａ），（ｂ）は、従来例に係る銅配
線層の形成方法の問題点について示す断面図（その１）
である。

【図１１】図１１（ａ），（ｂ）は、従来例に係る銅配
線層の形成方法の問題点について示す断面図（その２）
である。

【符号の説明】

３１基体、３２，３７，４２，５２，５７，６１シリコン酸化
膜、３３，３３ａ〜３３ｃ，３９ａ，３９ｂ，４３ａ，４３
ｂ，５３，５５，５８ａ，５８ｂ，６２窒化チタン膜
（拡散阻止膜）、３４凹部、３５銅膜、３５ａ〜３５ｃ，５４銅膜（第１の銅配線層）、３６，３６ａ，３６ｂ，４１ａ，４１ｂ，５６，６０
ａ，６０ｂタングステン膜（拡散阻止膜）、３８ａ〜３８ｅ開口、４０ａ，４０ｂ，５９ａ，５９ｂ銅膜（第２の銅配線
層）、４４ａ，４４ｂ，６３銅膜（第３の銅配線層）、５１半導体基板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上の第１の絶縁膜に凹部を形成する
工程と、前記凹部に銅膜を埋め込む工程と、前記銅膜の表面に第１の導電膜を選択的に成長する工程
と、前記第１の導電膜を被覆して第２の絶縁膜を形成する工
程と、前記第２の絶縁膜を選択的にエッチングして前記第１の
導電膜上に前記第２の絶縁膜の開口を形成する工程と、前記開口に第２の導電膜を埋め込み、前記第１の導電膜
と接触させる工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
【請求項２】前記銅膜を前記凹部に埋め込む工程は、
該凹部を被覆して該銅膜、又は前記拡散阻止膜及び前記
銅膜を形成した後、該銅膜を流動させ、その後前記銅
膜、又は前記銅膜及び前記拡散阻止膜を化学的及び物理
的に研磨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３】第１の絶縁膜上に銅膜又は銅膜を含む導
電膜を形成する工程と、前記銅膜又は前記銅膜を含む導電膜をエッチングして前
記銅膜又は前記銅膜を含む導電膜からなる配線層を形成
する工程と、前記配線層の表面に第１の導電膜を選択的に成長させる
工程と、前記第１の導電膜及び配線層を被覆して第２の絶縁膜を
形成する工程と、前記第２の絶縁膜を選択的にエッチングして前記第１の
導電膜上に前記第２の絶縁膜の開口を形成する工程と、前記開口に第２の導電膜を埋め込む工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記銅膜を含む配線層は、順に積層され
た第１の拡散阻止膜と銅膜と第２の拡散阻止膜とからな
ることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造
方法。