JPH10144685A - 半導体装置における配線構造及び配線形成方法 - Google Patents
半導体装置における配線構造及び配線形成方法Info
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- JPH10144685A JPH10144685A JP31713496A JP31713496A JPH10144685A JP H10144685 A JPH10144685 A JP H10144685A JP 31713496 A JP31713496 A JP 31713496A JP 31713496 A JP31713496 A JP 31713496A JP H10144685 A JPH10144685 A JP H10144685A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体装置において、絶縁層１０や層間絶縁層
２０からの水分を放出するために絶縁層や層間絶縁層を
加熱したとき、層間絶縁層２０に設けられた開口部２１
Ａの底部において配線１４に隆起が生ぜず、配線の１４
の信頼性が低下することのない配線構造を提供する。 【解決手段】配線構造は、半導体基板の上に設けられた
絶縁層１０に形成された溝部１１内に埋め込まれた配線
１４の表面に、導電材料から成る被覆層１６が形成され
ている。
２０からの水分を放出するために絶縁層や層間絶縁層を
加熱したとき、層間絶縁層２０に設けられた開口部２１
Ａの底部において配線１４に隆起が生ぜず、配線の１４
の信頼性が低下することのない配線構造を提供する。 【解決手段】配線構造は、半導体基板の上に設けられた
絶縁層１０に形成された溝部１１内に埋め込まれた配線
１４の表面に、導電材料から成る被覆層１６が形成され
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置におけ
る配線構造及び配線形成方法に関する。
る配線構造及び配線形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超ＬＳＩの高集積化に伴う内部配線の微
細化により、下層配線の上に層間絶縁層を形成した後、
下層配線の上方の層間絶縁層に微細な開口部を形成し、
かかる開口部内を配線材料層で埋め込み、コンタクトホ
ールやビヤホールといった接続孔を形成する技術が重要
となっている。このような微細な開口部内に配線材料層
を埋め込む技術として、ブランケットタングステンＣＶ
Ｄ法、あるいは又、アルミニウムやアルミニウム合金、
銅等を配線材料として用いた高温スパッタ法、リフロー
法や高圧リフロー法の検討が進められ、一部では実用化
されている。高温スパッタ法、リフロー法あるいは高圧
リフロー法は、ブランケットタングステンＣＶＤ法に比
べてプロセスが簡便であるという利点を有する。特に、
高圧リフロー法は、開口部への配線材料層の非常に高い
埋め込み性が得られる点で有望な技術である。
細化により、下層配線の上に層間絶縁層を形成した後、
下層配線の上方の層間絶縁層に微細な開口部を形成し、
かかる開口部内を配線材料層で埋め込み、コンタクトホ
ールやビヤホールといった接続孔を形成する技術が重要
となっている。このような微細な開口部内に配線材料層
を埋め込む技術として、ブランケットタングステンＣＶ
Ｄ法、あるいは又、アルミニウムやアルミニウム合金、
銅等を配線材料として用いた高温スパッタ法、リフロー
法や高圧リフロー法の検討が進められ、一部では実用化
されている。高温スパッタ法、リフロー法あるいは高圧
リフロー法は、ブランケットタングステンＣＶＤ法に比
べてプロセスが簡便であるという利点を有する。特に、
高圧リフロー法は、開口部への配線材料層の非常に高い
埋め込み性が得られる点で有望な技術である。
【０００３】一方、近年、配線の微細化及び絶縁層の平
坦化を簡便なプロセスで実現できる方法として、溝配線
技術が検討されている。下層配線を溝配線から構成する
場合、図９の（Ａ）に模式図を示すように、半導体基板
（図示せず）の上に設けられた絶縁層１０にＲＩＥ法に
て溝部１１を形成する。尚、溝部１１は、図９あるいは
図１０の紙面垂直方向に延びている。そして、かかる溝
部１１内を含む絶縁層１０上に、例えばＴｉ単層、Ｔｉ
Ｎ単層あるいはＴｉＮ層／Ｔｉ層の積層構造から構成さ
れた第１の下地層１２を形成する。尚、積層構造の場
合、「／」の前に記載された層が上層側を表す。第１の
下地層１２は、配線材料層が流動するための濡れ性改善
層としての機能を有する。また、図において、第１の下
地層１２を１層で表した。その後、全面に、高温スパッ
タ法、リフロー法あるいは高圧リフロー法によって、例
えばアルミニウム合金から成る配線材料層１３を成膜
し、溝部１１内を配線材料層１３で埋め込む（図９の
（Ｂ）参照）。次いで、絶縁層１０上の配線材料層１３
及び第１の下地層１２をエッチバック法や化学的・機械
的研磨法（ＣＭＰ法）にて除去する。こうして、半導体
基板の上に設けられた絶縁層１０に形成された溝部１１
内に埋め込まれた配線（下層配線）１４が形成される
（図９の（Ｃ）参照）。
坦化を簡便なプロセスで実現できる方法として、溝配線
技術が検討されている。下層配線を溝配線から構成する
場合、図９の（Ａ）に模式図を示すように、半導体基板
（図示せず）の上に設けられた絶縁層１０にＲＩＥ法に
て溝部１１を形成する。尚、溝部１１は、図９あるいは
図１０の紙面垂直方向に延びている。そして、かかる溝
部１１内を含む絶縁層１０上に、例えばＴｉ単層、Ｔｉ
Ｎ単層あるいはＴｉＮ層／Ｔｉ層の積層構造から構成さ
れた第１の下地層１２を形成する。尚、積層構造の場
合、「／」の前に記載された層が上層側を表す。第１の
下地層１２は、配線材料層が流動するための濡れ性改善
層としての機能を有する。また、図において、第１の下
地層１２を１層で表した。その後、全面に、高温スパッ
タ法、リフロー法あるいは高圧リフロー法によって、例
えばアルミニウム合金から成る配線材料層１３を成膜
し、溝部１１内を配線材料層１３で埋め込む（図９の
（Ｂ）参照）。次いで、絶縁層１０上の配線材料層１３
及び第１の下地層１２をエッチバック法や化学的・機械
的研磨法（ＣＭＰ法）にて除去する。こうして、半導体
基板の上に設けられた絶縁層１０に形成された溝部１１
内に埋め込まれた配線（下層配線）１４が形成される
（図９の（Ｃ）参照）。
【０００４】次いで、こうして得られた配線１４を含む
絶縁層１０の上に層間絶縁層２０をＣＶＤ法にて成膜す
る。そして、配線１４の上方の層間絶縁層２０に開口部
２１をＲＩＥ法にて形成した後（図１０の（Ａ）参
照）、開口部２１内を含む層間絶縁層２０上に、第２の
下地層２２をスパッタ法にて成膜する。第２の下地層２
２は、例えば、Ｔｉ単層、ＴｉＮ単層あるいはＴｉＮ層
／Ｔｉ層の積層構造から構成される。尚、図において
は、第２の下地層２２を１層で表した。そして、高温ス
パッタ法、リフロー法あるいは高圧リフロー法によっ
て、例えばアルミニウム合金から成る配線材料層２３を
第２の下地層２２上に成膜し、開口部２１内を配線材料
層２３で埋め込み、開口部２１内に接続孔２４を形成す
る（図１０の（Ｂ）参照）。次いで、層間絶縁層２０上
の配線材料層２３及び第２の下地層２２をパターニング
し、上層配線を形成する。
絶縁層１０の上に層間絶縁層２０をＣＶＤ法にて成膜す
る。そして、配線１４の上方の層間絶縁層２０に開口部
２１をＲＩＥ法にて形成した後（図１０の（Ａ）参
照）、開口部２１内を含む層間絶縁層２０上に、第２の
下地層２２をスパッタ法にて成膜する。第２の下地層２
２は、例えば、Ｔｉ単層、ＴｉＮ単層あるいはＴｉＮ層
／Ｔｉ層の積層構造から構成される。尚、図において
は、第２の下地層２２を１層で表した。そして、高温ス
パッタ法、リフロー法あるいは高圧リフロー法によっ
て、例えばアルミニウム合金から成る配線材料層２３を
第２の下地層２２上に成膜し、開口部２１内を配線材料
層２３で埋め込み、開口部２１内に接続孔２４を形成す
る（図１０の（Ｂ）参照）。次いで、層間絶縁層２０上
の配線材料層２３及び第２の下地層２２をパターニング
し、上層配線を形成する。
【０００５】高温スパッタ法においては、例えば４００
〜４５０゜Ｃに層間絶縁層２０を加熱した状態で、例え
ばアルミニウム合金から成る配線材料層２３をスパッタ
法にて成膜する。層間絶縁層２０の上に堆積した配線材
料層２３は、層間絶縁層２０が加熱されているが故に、
流動状態となり、開口部２１内に流れ込み、開口部２１
内が配線材料層２３で埋め込まれ、接続孔２４が形成さ
れる。第２の下地層２２は、配線材料層が流動するため
の濡れ性改善層としての機能を有する。
〜４５０゜Ｃに層間絶縁層２０を加熱した状態で、例え
ばアルミニウム合金から成る配線材料層２３をスパッタ
法にて成膜する。層間絶縁層２０の上に堆積した配線材
料層２３は、層間絶縁層２０が加熱されているが故に、
流動状態となり、開口部２１内に流れ込み、開口部２１
内が配線材料層２３で埋め込まれ、接続孔２４が形成さ
れる。第２の下地層２２は、配線材料層が流動するため
の濡れ性改善層としての機能を有する。
【０００６】リフロー法においては、例えば２００゜Ｃ
前後に層間絶縁層２０を加熱した状態で、例えばアルミ
ニウム合金から成る配線材料層２３をスパッタ法にて成
膜する。層間絶縁層２０の上に堆積した配線材料層２３
は、層間絶縁層２０が十分に加熱されていないため、流
動状態とならず、通常、開口部２１内には流れ込まない
ため、開口部２１の上方の配線材料層２３はブリッジ状
となる。配線材料層２３の成膜後、例えば４００〜４５
０゜Ｃ前後に層間絶縁層２０を加熱すると、層間絶縁層
２０上に堆積した配線材料層２３は流動状態となり、開
口部２１内が配線材料層２３で埋め込まれ、接続孔２４
が形成される。高圧リフロー法においては、配線材料層
２３の成膜後、例えば高圧のアルゴンガス雰囲気中で、
例えば４００〜４５０゜Ｃ前後に層間絶縁層２０を加熱
する。その結果、層間絶縁層２０上に堆積した配線材料
層２３は流動状態となり、しかも、雰囲気が高圧である
が故に、開口部２１内が配線材料層２３で容易に埋め込
まれ、接続孔２４が形成される。高圧リフロー法によれ
ば、アスペクト比が４〜５程度の開口部２１を配線材料
層２３で埋め込むことが可能である。
前後に層間絶縁層２０を加熱した状態で、例えばアルミ
ニウム合金から成る配線材料層２３をスパッタ法にて成
膜する。層間絶縁層２０の上に堆積した配線材料層２３
は、層間絶縁層２０が十分に加熱されていないため、流
動状態とならず、通常、開口部２１内には流れ込まない
ため、開口部２１の上方の配線材料層２３はブリッジ状
となる。配線材料層２３の成膜後、例えば４００〜４５
０゜Ｃ前後に層間絶縁層２０を加熱すると、層間絶縁層
２０上に堆積した配線材料層２３は流動状態となり、開
口部２１内が配線材料層２３で埋め込まれ、接続孔２４
が形成される。高圧リフロー法においては、配線材料層
２３の成膜後、例えば高圧のアルゴンガス雰囲気中で、
例えば４００〜４５０゜Ｃ前後に層間絶縁層２０を加熱
する。その結果、層間絶縁層２０上に堆積した配線材料
層２３は流動状態となり、しかも、雰囲気が高圧である
が故に、開口部２１内が配線材料層２３で容易に埋め込
まれ、接続孔２４が形成される。高圧リフロー法によれ
ば、アスペクト比が４〜５程度の開口部２１を配線材料
層２３で埋め込むことが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】高温スパッタ法、リフ
ロー法あるいは高圧リフロー法によって開口部２１内を
配線材料層２３で確実に埋め込むためには、第２の下地
層２２を成膜する前に、層間絶縁層２０や絶縁層１０中
の水分を放出することが重要である。配線材料層２３の
成膜中に層間絶縁層２０や絶縁層１０から水分が放出さ
れると、開口部２１内の第２の下地層２２の表面に酸化
膜が形成される。その結果、配線材料層２３の濡れ性が
低下し、配線材料層２３が開口部２１に流入し難くな
り、配線材料層２３の開口部２１内への埋め込み性が劣
化する。
ロー法あるいは高圧リフロー法によって開口部２１内を
配線材料層２３で確実に埋め込むためには、第２の下地
層２２を成膜する前に、層間絶縁層２０や絶縁層１０中
の水分を放出することが重要である。配線材料層２３の
成膜中に層間絶縁層２０や絶縁層１０から水分が放出さ
れると、開口部２１内の第２の下地層２２の表面に酸化
膜が形成される。その結果、配線材料層２３の濡れ性が
低下し、配線材料層２３が開口部２１に流入し難くな
り、配線材料層２３の開口部２１内への埋め込み性が劣
化する。
【０００８】ところで、層間絶縁層２０や絶縁層１０中
の水分を放出するために、半導体基板を４００〜５００
゜Ｃに加熱すると、配線（下層配線）１４に損傷が発生
する場合がある。即ち、図１０の（Ａ）に示した構造に
おいて、半導体基板を４００〜５００゜Ｃに加熱する
と、例えばアルミニウム合金から成る配線１４も加熱さ
れる結果、開口部２１の底部に露出した配線１４の部分
が隆起し、その反動として、配線１４にボイドが発生す
る。この状態を、模式的に図１１に示す。尚、図１１
は、図１０の（Ａ）の構造を別の角度から眺めた図であ
る。このように配線１４にボイドが発生すると、配線不
良が生じ、あるいは又、配線１４の信頼性が低下する。
の水分を放出するために、半導体基板を４００〜５００
゜Ｃに加熱すると、配線（下層配線）１４に損傷が発生
する場合がある。即ち、図１０の（Ａ）に示した構造に
おいて、半導体基板を４００〜５００゜Ｃに加熱する
と、例えばアルミニウム合金から成る配線１４も加熱さ
れる結果、開口部２１の底部に露出した配線１４の部分
が隆起し、その反動として、配線１４にボイドが発生す
る。この状態を、模式的に図１１に示す。尚、図１１
は、図１０の（Ａ）の構造を別の角度から眺めた図であ
る。このように配線１４にボイドが発生すると、配線不
良が生じ、あるいは又、配線１４の信頼性が低下する。
【０００９】従って、本発明の目的は、半導体装置にお
いて、開口部が設けられた層間絶縁層や絶縁層からの水
分を放出するために層間絶縁層あるいは絶縁層を加熱し
たとき、開口部底部の配線部分に隆起が発生せず、配線
に損傷が生ぜず、配線の信頼性が低下することのない配
線構造及び配線形成方法を提供することにある。
いて、開口部が設けられた層間絶縁層や絶縁層からの水
分を放出するために層間絶縁層あるいは絶縁層を加熱し
たとき、開口部底部の配線部分に隆起が発生せず、配線
に損傷が生ぜず、配線の信頼性が低下することのない配
線構造及び配線形成方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の半導体装置における配線構造は、半導体基
板の上に設けられた絶縁層に形成された溝部内に埋め込
まれた配線の表面に、導電材料から成る被覆層が形成さ
れていることを特徴とする。
めの本発明の半導体装置における配線構造は、半導体基
板の上に設けられた絶縁層に形成された溝部内に埋め込
まれた配線の表面に、導電材料から成る被覆層が形成さ
れていることを特徴とする。
【００１１】本発明の半導体装置における配線構造にお
いては、（Ａ）絶縁層及び被覆層の上に形成された層間
絶縁層と、（Ｂ）被覆層の上方の層間絶縁層に形成され
た開口部内が配線材料層で埋め込まれて成る、配線と接
続された接続孔と、（Ｃ）配線材料層から成り、層間絶
縁層に形成されそして接続孔と接続された上層配線、を
更に備えており、被覆層は、層間絶縁層に開口部を形成
した後の熱処理時、開口部底部の配線の部分が隆起する
ことを防止するために形成されている形態を挙げること
ができる。
いては、（Ａ）絶縁層及び被覆層の上に形成された層間
絶縁層と、（Ｂ）被覆層の上方の層間絶縁層に形成され
た開口部内が配線材料層で埋め込まれて成る、配線と接
続された接続孔と、（Ｃ）配線材料層から成り、層間絶
縁層に形成されそして接続孔と接続された上層配線、を
更に備えており、被覆層は、層間絶縁層に開口部を形成
した後の熱処理時、開口部底部の配線の部分が隆起する
ことを防止するために形成されている形態を挙げること
ができる。
【００１２】被覆層は、チタン−アルミニウム系合金、
タングステン−アルミニウム系合金、又は銅−アルミニ
ウム系合金から成ることが好ましい。この場合、溝部内
に埋め込まれた配線を構成する材料は、Ａｌ（アルミニ
ウム）、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、又はＡｌ−Ｇ
ｅであることが望ましい。尚、被覆層を構成する合金
（導電材料）中には、配線を構成するアルミニウム合金
のアルミニウム以外の組成（成分）が含まれてもよい。
タングステン−アルミニウム系合金、又は銅−アルミニ
ウム系合金から成ることが好ましい。この場合、溝部内
に埋め込まれた配線を構成する材料は、Ａｌ（アルミニ
ウム）、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、又はＡｌ−Ｇ
ｅであることが望ましい。尚、被覆層を構成する合金
（導電材料）中には、配線を構成するアルミニウム合金
のアルミニウム以外の組成（成分）が含まれてもよい。
【００１３】あるいは又、被覆層はタングステンから成
ることが好ましい。この場合、溝部内に埋め込まれた配
線を構成する材料は、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ、Ａｌ−Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｔｉ、又はＣｕ
−Ｚｒであることが望ましい。
ることが好ましい。この場合、溝部内に埋め込まれた配
線を構成する材料は、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ、Ａｌ−Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｔｉ、又はＣｕ
−Ｚｒであることが望ましい。
【００１４】上記の目的を達成するための本発明の半導
体装置における配線形成方法は、 （イ）半導体基板の上に設けられた絶縁層に溝部を形成
した後、溝部内に配線材料を埋め込み、配線を形成する
工程と、 （ロ）配線の表面に、導電材料から成る被覆層を形成す
る工程、を含むことを特徴とする。
体装置における配線形成方法は、 （イ）半導体基板の上に設けられた絶縁層に溝部を形成
した後、溝部内に配線材料を埋め込み、配線を形成する
工程と、 （ロ）配線の表面に、導電材料から成る被覆層を形成す
る工程、を含むことを特徴とする。
【００１５】本発明の半導体装置における配線形成方法
においては、更に、 （ハ）絶縁層及び被覆層の上に層間絶縁層を形成する工
程と、 （ニ）被覆層の上方の層間絶縁層に開口部を形成する工
程と、 （ホ）層間絶縁層上に配線材料層を形成し、開口部内を
配線材料層で埋め込む工程と、 （ヘ）層間絶縁層上の配線材料層をパターニングして、
上層配線を形成する工程、を含む形態を挙げることがで
きる。この場合、工程（ホ）として、 配線材料層が流動化する温度に層間絶縁層を加熱し
た状態で配線材料層をスパッタ法にて成膜する工程から
成る態様（所謂、高温スパッタ法） 配線材料層が流動化しない温度に層間絶縁層を保持
した状態で配線材料層をスパッタ法にて成膜した後、配
線材料層が流動化する温度に層間絶縁層を加熱する工程
から成る態様（所謂、リフロー法） 配線材料層が流動化しない温度に層間絶縁層を保持
した状態で配線材料層をスパッタ法にて成膜した後、高
圧下、配線材料層が流動化する温度に層間絶縁層を加熱
する工程から成る態様（高圧リフロー法） を挙げることができる。
においては、更に、 （ハ）絶縁層及び被覆層の上に層間絶縁層を形成する工
程と、 （ニ）被覆層の上方の層間絶縁層に開口部を形成する工
程と、 （ホ）層間絶縁層上に配線材料層を形成し、開口部内を
配線材料層で埋め込む工程と、 （ヘ）層間絶縁層上の配線材料層をパターニングして、
上層配線を形成する工程、を含む形態を挙げることがで
きる。この場合、工程（ホ）として、 配線材料層が流動化する温度に層間絶縁層を加熱し
た状態で配線材料層をスパッタ法にて成膜する工程から
成る態様（所謂、高温スパッタ法） 配線材料層が流動化しない温度に層間絶縁層を保持
した状態で配線材料層をスパッタ法にて成膜した後、配
線材料層が流動化する温度に層間絶縁層を加熱する工程
から成る態様（所謂、リフロー法） 配線材料層が流動化しない温度に層間絶縁層を保持
した状態で配線材料層をスパッタ法にて成膜した後、高
圧下、配線材料層が流動化する温度に層間絶縁層を加熱
する工程から成る態様（高圧リフロー法） を挙げることができる。
【００１６】本発明の半導体装置における配線形成方法
においては、被覆層を、チタン−アルミニウム系合金、
タングステン−アルミニウム系合金、又は銅−アルミニ
ウム系合金から構成することが好ましい。この場合、溝
部内に埋め込まれた配線を構成する材料は、Ａｌ、Ａｌ
−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、又はＡｌ−Ｇｅであること
が好ましい。そして、工程（ロ）における被覆層の形成
は、全面に金属膜を成膜した後、この金属膜と配線とを
反応させ、次いで、未反応の金属膜を除去する工程から
構成することができる。被覆層をチタン−アルミニウム
系合金から構成する場合には、金属膜を構成する材料を
チタンとし、被覆層をタングステン−アルミニウム系合
金から構成する場合には、金属膜を構成する材料をタン
グステンとし、被覆層を銅−アルミニウム系合金から構
成する場合には、金属膜を構成する材料を銅とすればよ
い。
においては、被覆層を、チタン−アルミニウム系合金、
タングステン−アルミニウム系合金、又は銅−アルミニ
ウム系合金から構成することが好ましい。この場合、溝
部内に埋め込まれた配線を構成する材料は、Ａｌ、Ａｌ
−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、又はＡｌ−Ｇｅであること
が好ましい。そして、工程（ロ）における被覆層の形成
は、全面に金属膜を成膜した後、この金属膜と配線とを
反応させ、次いで、未反応の金属膜を除去する工程から
構成することができる。被覆層をチタン−アルミニウム
系合金から構成する場合には、金属膜を構成する材料を
チタンとし、被覆層をタングステン−アルミニウム系合
金から構成する場合には、金属膜を構成する材料をタン
グステンとし、被覆層を銅−アルミニウム系合金から構
成する場合には、金属膜を構成する材料を銅とすればよ
い。
【００１７】あるいは又、被覆層をタングステンから構
成することができる。この場合、溝部内に埋め込まれた
配線を構成する材料は、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ
−Ｃｕ、Ａｌ−Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｔｉ、又はＣ
ｕ−Ｚｒであることが好ましい。そして、工程（ロ）に
おける被覆層の形成は、選択ＣＶＤ法によって行うこと
ができる。
成することができる。この場合、溝部内に埋め込まれた
配線を構成する材料は、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ
−Ｃｕ、Ａｌ−Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｔｉ、又はＣ
ｕ−Ｚｒであることが好ましい。そして、工程（ロ）に
おける被覆層の形成は、選択ＣＶＤ法によって行うこと
ができる。
【００１８】絶縁層や層間絶縁層は、ＳｉＯ2、ＢＰＳ
Ｇ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳＧ、
ＮＳＧ、ＳＯＧ、ＬＴＯ（Low Temperature Oxide、低
温ＣＶＤ−ＳｉＯ2）、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の公知の材
料、あるいはこれらの材料を積層したものを例示するこ
とができる。上層配線や接続孔を形成するための配線材
料層を構成する材料として、例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｓ
ｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ
−Ｔｉ又はＣｕ−Ｚｒを例示することができる。配線あ
るいは上層配線をスパッタ法にて形成する場合、例え
ば、マグネトロンスパッタ法、直流スパッタ法、直流マ
グネトロンスパッタ法、ＲＦスパッタ法、ＥＣＲスパッ
タ法、半導体基板にバイアスを印加するバイアススパッ
タ法にて配線あるいは上層配線を形成することができ
る。
Ｇ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳＧ、
ＮＳＧ、ＳＯＧ、ＬＴＯ（Low Temperature Oxide、低
温ＣＶＤ−ＳｉＯ2）、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の公知の材
料、あるいはこれらの材料を積層したものを例示するこ
とができる。上層配線や接続孔を形成するための配線材
料層を構成する材料として、例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｓ
ｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ
−Ｔｉ又はＣｕ−Ｚｒを例示することができる。配線あ
るいは上層配線をスパッタ法にて形成する場合、例え
ば、マグネトロンスパッタ法、直流スパッタ法、直流マ
グネトロンスパッタ法、ＲＦスパッタ法、ＥＣＲスパッ
タ法、半導体基板にバイアスを印加するバイアススパッ
タ法にて配線あるいは上層配線を形成することができ
る。
【００１９】本発明においては、溝部内に埋め込まれた
配線の表面に導電材料から成る被覆層が形成されている
ので、絶縁層や層間絶縁層からの水分を放出するために
絶縁層や層間絶縁層を加熱したとき、開口部底部の配線
の部分が隆起することを防止できる結果、配線に損傷が
生ぜず、配線の信頼性が低下することがない。
配線の表面に導電材料から成る被覆層が形成されている
ので、絶縁層や層間絶縁層からの水分を放出するために
絶縁層や層間絶縁層を加熱したとき、開口部底部の配線
の部分が隆起することを防止できる結果、配線に損傷が
生ぜず、配線の信頼性が低下することがない。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。
【００２１】（実施の形態１）実施の形態１において
は、溝部１１内に埋め込まれた配線１４を構成する材料
として、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｃｕ）を用い、チタ
ン−アルミニウム系合金から成る被覆層１６を配線１４
の表面に形成する。尚、全面に金属膜１５を成膜した
後、金属膜１５と配線１４とを反応させ、次いで、未反
応の金属膜１５を除去することによって被覆層１６を形
成した。更には、実施の形態１における配線構造を、被
覆層１６の上方の層間絶縁層２０に形成された接続孔２
４、及び層間絶縁層２０に形成された上層配線２５を有
する構造とした。尚、接続孔２４及び上層配線２５の形
成は、所謂高圧リフロー法にて行った。以下、絶縁層１
０等の模式的な一部断面図である図１〜図６を参照し
て、実施の形態１の半導体装置における配線形成方法を
説明する。
は、溝部１１内に埋め込まれた配線１４を構成する材料
として、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｃｕ）を用い、チタ
ン−アルミニウム系合金から成る被覆層１６を配線１４
の表面に形成する。尚、全面に金属膜１５を成膜した
後、金属膜１５と配線１４とを反応させ、次いで、未反
応の金属膜１５を除去することによって被覆層１６を形
成した。更には、実施の形態１における配線構造を、被
覆層１６の上方の層間絶縁層２０に形成された接続孔２
４、及び層間絶縁層２０に形成された上層配線２５を有
する構造とした。尚、接続孔２４及び上層配線２５の形
成は、所謂高圧リフロー法にて行った。以下、絶縁層１
０等の模式的な一部断面図である図１〜図６を参照し
て、実施の形態１の半導体装置における配線形成方法を
説明する。
【００２２】［工程−１００］先ず、図示しない半導体
基板上に、例えばＢＰＳＧから成る絶縁層１０をＣＶＤ
法にて成膜し、かかる絶縁層１０にＲＩＥ法で溝部１１
を形成する。溝部１１の深さを０．５μｍ、幅を０．５
μｍとした。尚、溝部１１は、図１〜図８の紙面垂直方
向に延びている。
基板上に、例えばＢＰＳＧから成る絶縁層１０をＣＶＤ
法にて成膜し、かかる絶縁層１０にＲＩＥ法で溝部１１
を形成する。溝部１１の深さを０．５μｍ、幅を０．５
μｍとした。尚、溝部１１は、図１〜図８の紙面垂直方
向に延びている。
【００２３】［工程−１１０］次に、溝部１１内に配線
材料層１３を埋め込み、配線１４を形成する。具体的に
は、先ず、予備加熱処理を行い、絶縁層１０から水分を
放出させることが好ましい。予備加熱処理の条件を、以
下の表１に例示する。予備加熱の方式として、例えば、
基板裏面からのガス加熱方式、即ち、半導体基板の裏面
に配置したヒーターブロックを所定の温度（加熱温度）
に加熱し、ヒーターブロックと半導体基板の裏面の間に
ガスを導入することによって半導体基板を加熱する方式
を挙げることができるが、これに限定されず、ランプ加
熱方式等を用いることもできる。
材料層１３を埋め込み、配線１４を形成する。具体的に
は、先ず、予備加熱処理を行い、絶縁層１０から水分を
放出させることが好ましい。予備加熱処理の条件を、以
下の表１に例示する。予備加熱の方式として、例えば、
基板裏面からのガス加熱方式、即ち、半導体基板の裏面
に配置したヒーターブロックを所定の温度（加熱温度）
に加熱し、ヒーターブロックと半導体基板の裏面の間に
ガスを導入することによって半導体基板を加熱する方式
を挙げることができるが、これに限定されず、ランプ加
熱方式等を用いることもできる。
【００２４】
【表１】 基板加熱温度：５００゜Ｃ 加熱時間 ：１分間 使用加熱ガス：アルゴンガス ガス圧力 ：１０3Ｐａ
【００２５】その後、かかる溝部１１内を含む絶縁層１
０上に、ＴｉＮ層（厚さ５０ｎｍ）／Ｔｉ層（厚さ２０
ｎｍ）の積層構造から構成された第１の下地層１２を、
以下の表２に例示する条件のＤＣマグネトロンスパッタ
法にて形成する。第１の下地層１２は、配線材料層が流
動するための濡れ性改善層としての機能を有する。尚、
図において、第１の下地層１２を１層で表した。
０上に、ＴｉＮ層（厚さ５０ｎｍ）／Ｔｉ層（厚さ２０
ｎｍ）の積層構造から構成された第１の下地層１２を、
以下の表２に例示する条件のＤＣマグネトロンスパッタ
法にて形成する。第１の下地層１２は、配線材料層が流
動するための濡れ性改善層としての機能を有する。尚、
図において、第１の下地層１２を１層で表した。
【００２６】
【表２】Ｔｉ層の成膜条件 ターゲット ：Ｔｉ プロセスガス：アルゴンガス＝１００sccm 圧力 ：０．４Ｐａ 成膜温度 ：２００゜Ｃ ＤＣパワー ：６ｋＷ ＴｉＮ層の成膜条件 ターゲット ：Ｔｉ プロセスガス：窒素ガス／アルゴンガス＝７０／２０sc
cm 圧力 ：０．４Ｐａ 成膜温度 ：２００゜Ｃ ＤＣパワー ：１２ｋＷ
cm 圧力 ：０．４Ｐａ 成膜温度 ：２００゜Ｃ ＤＣパワー ：１２ｋＷ
【００２７】その後、高温スパッタ法、リフロー法ある
いは高圧リフロー法によって、アルミニウム合金から成
り、厚さ１．５μｍの配線材料層１３を全面に成膜し、
溝部１１内を配線材料層１３で埋め込む。リフロー法あ
るいは高圧リフロー法におけるＤＣマグネトロンスパッ
タ条件を、以下の表３に例示する。その後、以下の表４
又は表５に例示する条件にて、配線材料層１３が流動化
する温度に絶縁層１０を加熱する。これによって、溝部
１１の上方の配線材料層１３が溝部１１内に流入し、あ
るいは押し込まれ、配線１４が形成される（図１の
（Ｂ）参照）。尚、以上の［工程−１１０］の一連の操
作は、半導体基板の搬送を含め高真空雰囲気中で行うこ
とが、第１の下地層１２の表面に酸化膜が形成されるこ
とを防止する上で好ましい。
いは高圧リフロー法によって、アルミニウム合金から成
り、厚さ１．５μｍの配線材料層１３を全面に成膜し、
溝部１１内を配線材料層１３で埋め込む。リフロー法あ
るいは高圧リフロー法におけるＤＣマグネトロンスパッ
タ条件を、以下の表３に例示する。その後、以下の表４
又は表５に例示する条件にて、配線材料層１３が流動化
する温度に絶縁層１０を加熱する。これによって、溝部
１１の上方の配線材料層１３が溝部１１内に流入し、あ
るいは押し込まれ、配線１４が形成される（図１の
（Ｂ）参照）。尚、以上の［工程−１１０］の一連の操
作は、半導体基板の搬送を含め高真空雰囲気中で行うこ
とが、第１の下地層１２の表面に酸化膜が形成されるこ
とを防止する上で好ましい。
【００２８】
【表３】 ターゲット ：Ａｌ−Ｃｕ（０．５％） プロセスガス：アルゴンガス＝１００sccm 圧力 ：０．４Ｐａ 成膜温度 ：２００゜Ｃ ＤＣパワー ：１５ｋＷ
【００２９】
【表４】（リフロー法） プロセスガス：アルゴンガス 圧力 ：１０3Ｐａ リフロー時間：１分 基板加熱温度：５００゜Ｃ
【００３０】
【表５】（高圧リフロー法） プロセスガス：アルゴンガス 圧力 ：７０ＭＰａ リフロー時間：１分 基板加熱温度：４５０゜Ｃ
【００３１】［工程−１２０］次いで、絶縁層１０上の
配線材料層１３及び第１の下地層１２をエッチバック法
や化学的・機械的研磨法（ＣＭＰ法）にて除去する。こ
うして、半導体基板の上に設けられた絶縁層１０に形成
された溝部１１内に埋め込まれたアルミニウム合金から
成る配線（下層配線）１４が形成される（図１の（Ｃ）
参照）。ＣＭＰ法の条件を、以下の表６に例示する。
配線材料層１３及び第１の下地層１２をエッチバック法
や化学的・機械的研磨法（ＣＭＰ法）にて除去する。こ
うして、半導体基板の上に設けられた絶縁層１０に形成
された溝部１１内に埋め込まれたアルミニウム合金から
成る配線（下層配線）１４が形成される（図１の（Ｃ）
参照）。ＣＭＰ法の条件を、以下の表６に例示する。
【００３２】
【表６】 研磨圧力 ：１００ｇｆ／ｃｍ2 回転数 ：定盤／研磨ヘッド＝３０／３０rpm 研磨用スラリー ：ＮＨ4ＯＨベース（フュームドシリカ含有） 研磨用スラリー流量：１００ｃｍ3／分 温度 ：２５〜３０゜Ｃ
【００３３】［工程−１３０］次に、配線１４の表面
に、導電材料から成る被覆層１６を形成する。実施の形
態１においては、全面に金属膜１５を成膜した後、金属
膜１５と配線１４とを反応させ、次いで、未反応の金属
膜１５を除去することによって被覆層１６を形成する。
具体的には、表２に例示した条件のＤＣマグネトロンス
パッタ法にて、厚さ０．１μｍのＴｉから成る金属膜１
５を全面に成膜する（図２の（Ａ）参照）。次に、以下
の表７に例示する加熱条件にて、金属膜１５と配線１４
とを反応させ、被覆層１６を配線１４の表面に形成する
（図２の（Ｂ）参照）。被覆層１６はチタン−アルミニ
ウム系合金から成る。
に、導電材料から成る被覆層１６を形成する。実施の形
態１においては、全面に金属膜１５を成膜した後、金属
膜１５と配線１４とを反応させ、次いで、未反応の金属
膜１５を除去することによって被覆層１６を形成する。
具体的には、表２に例示した条件のＤＣマグネトロンス
パッタ法にて、厚さ０．１μｍのＴｉから成る金属膜１
５を全面に成膜する（図２の（Ａ）参照）。次に、以下
の表７に例示する加熱条件にて、金属膜１５と配線１４
とを反応させ、被覆層１６を配線１４の表面に形成する
（図２の（Ｂ）参照）。被覆層１６はチタン−アルミニ
ウム系合金から成る。
【００３４】
【表７】 加熱雰囲気 ：窒素ガス雰囲気 加熱時間 ：２分 基板加熱温度：４５０゜Ｃ
【００３５】次に、アンモニア過水を用いた表８に例示
するウエットエッチングにより、未反応の金属膜１５を
除去する。これによって、図２の（Ｃ）に示す構造を得
ることができる。尚、表６に示した条件のＣＭＰ法によ
って、未反応の金属膜１５を除去してもよい。
するウエットエッチングにより、未反応の金属膜１５を
除去する。これによって、図２の（Ｃ）に示す構造を得
ることができる。尚、表６に示した条件のＣＭＰ法によ
って、未反応の金属膜１５を除去してもよい。
【００３６】
【表８】 アンモニア過水：ＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ＝１／２／
１ エッチング温度：５０゜Ｃ エッチング時間：１０分
１ エッチング温度：５０゜Ｃ エッチング時間：１０分
【００３７】［工程−１４０］次に、絶縁層１０及び被
覆層１６の上に、例えばＳｉＯ2から成り、厚さ１．１
μｍの層間絶縁層２０をＣＶＤ法にて形成する。そし
て、被覆層１６の上方の層間絶縁層２０に開口部２１Ａ
をＲＩＥ法にて形成する。尚、実施の形態１において
は、次いで、開口部２１Ａの上方部分を通る溝部２１Ｂ
をＲＩＥ法にて層間絶縁層２０に形成する。尚、溝部２
１Ｂは、図の紙面垂直方向に延びている。開口部２１Ａ
の径を０．３μｍ、深さを０．６μｍ、溝部２１Ｂの幅
を０．５μｍ、深さを０．５μｍとした。こうして、図
３に示す構造を得ることができる。
覆層１６の上に、例えばＳｉＯ2から成り、厚さ１．１
μｍの層間絶縁層２０をＣＶＤ法にて形成する。そし
て、被覆層１６の上方の層間絶縁層２０に開口部２１Ａ
をＲＩＥ法にて形成する。尚、実施の形態１において
は、次いで、開口部２１Ａの上方部分を通る溝部２１Ｂ
をＲＩＥ法にて層間絶縁層２０に形成する。尚、溝部２
１Ｂは、図の紙面垂直方向に延びている。開口部２１Ａ
の径を０．３μｍ、深さを０．６μｍ、溝部２１Ｂの幅
を０．５μｍ、深さを０．５μｍとした。こうして、図
３に示す構造を得ることができる。
【００３８】［工程−１５０］その後、層間絶縁層２０
や絶縁層１０中の水分を放出するために、例えばファー
ネス・アニール法にて半導体基板を加熱する。加熱条件
を、以下の表９に例示する。
や絶縁層１０中の水分を放出するために、例えばファー
ネス・アニール法にて半導体基板を加熱する。加熱条件
を、以下の表９に例示する。
【００３９】
【表９】 加熱雰囲気 ：窒素ガス雰囲気 加熱時間 ：３０分 基板加熱温度：４５０゜Ｃ
【００４０】被覆層１６が設けられているので、層間絶
縁層２０に開口部２１Ａを形成した後のこの熱処理時、
開口部２１Ａの底部の配線１４の部分が隆起することを
確実に防止することができる結果、配線１４にボイドが
発生することを確実に抑制することができる。従って、
配線１４の信頼性が低下することはない。
縁層２０に開口部２１Ａを形成した後のこの熱処理時、
開口部２１Ａの底部の配線１４の部分が隆起することを
確実に防止することができる結果、配線１４にボイドが
発生することを確実に抑制することができる。従って、
配線１４の信頼性が低下することはない。
【００４１】［工程−１６０］次に、層間絶縁層２０上
に配線材料層２３を形成し、開口部２１Ａ内及び溝部２
１Ｂ内を配線材料層２３で埋め込む。この工程は、配線
材料層２３が流動化しない温度に層間絶縁層２０を保持
した状態で配線材料層２３をスパッタ法にて成膜した
後、高圧下、配線材料層２３が流動化する温度に層間絶
縁層２０を加熱する工程から成る。具体的には、表２に
示した［工程−１１０］と同様の方法で、開口部２１Ａ
内及び溝部２１Ｂ内を含む層間絶縁層２０上にＴｉＮ層
／Ｔｉ層から構成された第２の下地層２２を成膜する。
尚、図においては、第２の下地層２２を１層で表した。
その後、表３に示した条件でＳｉ−Ｃｕ（０．５％）か
ら成る配線材料層２３を層間絶縁層２０上に成膜する
（図４参照）。層間絶縁層２０の上に堆積した配線材料
層２３は、層間絶縁層２０が十分に加熱されていないた
め、流動状態とならず、通常、開口部２１内には流れ込
まないため、開口部２１の上方の配線材料層２３はブリ
ッジ状となる。その後、表５に示した条件の高圧リフロ
ー処理を行う。これによって、開口部２１Ａ内及び溝部
２１Ｂ内は配線材料層２３で埋め込まれ、開口部２１Ａ
内に接続孔２４が形成され、溝部２１Ｂ内に上層配線２
５が形成される（図５参照）。
に配線材料層２３を形成し、開口部２１Ａ内及び溝部２
１Ｂ内を配線材料層２３で埋め込む。この工程は、配線
材料層２３が流動化しない温度に層間絶縁層２０を保持
した状態で配線材料層２３をスパッタ法にて成膜した
後、高圧下、配線材料層２３が流動化する温度に層間絶
縁層２０を加熱する工程から成る。具体的には、表２に
示した［工程−１１０］と同様の方法で、開口部２１Ａ
内及び溝部２１Ｂ内を含む層間絶縁層２０上にＴｉＮ層
／Ｔｉ層から構成された第２の下地層２２を成膜する。
尚、図においては、第２の下地層２２を１層で表した。
その後、表３に示した条件でＳｉ−Ｃｕ（０．５％）か
ら成る配線材料層２３を層間絶縁層２０上に成膜する
（図４参照）。層間絶縁層２０の上に堆積した配線材料
層２３は、層間絶縁層２０が十分に加熱されていないた
め、流動状態とならず、通常、開口部２１内には流れ込
まないため、開口部２１の上方の配線材料層２３はブリ
ッジ状となる。その後、表５に示した条件の高圧リフロ
ー処理を行う。これによって、開口部２１Ａ内及び溝部
２１Ｂ内は配線材料層２３で埋め込まれ、開口部２１Ａ
内に接続孔２４が形成され、溝部２１Ｂ内に上層配線２
５が形成される（図５参照）。
【００４２】［工程−１７０］その後、層間絶縁層２０
上の配線材料層２３及び第２の下地層２２を、エッチバ
ック法、あるいは又、例えば表６に示したＣＭＰ法によ
って除去する（図６参照）。こうして、図示しない半導
体基板の上に設けられた絶縁層１０に形成された溝部１
１内に埋め込まれた配線１４の表面に、導電材料から成
る被覆層１５が形成され、更には、絶縁層１０及び被覆
層１６の上に形成された層間絶縁層２０と、被覆層１６
の上方の層間絶縁層２０に形成された開口部２１Ａ内が
配線材料層２３で埋め込まれて成る、配線１４と接続さ
れた接続孔２４と、配線材料層２３から成り、層間絶縁
層２０に形成されそして接続孔２４と接続された上層配
線２５を有する配線構造が形成される。
上の配線材料層２３及び第２の下地層２２を、エッチバ
ック法、あるいは又、例えば表６に示したＣＭＰ法によ
って除去する（図６参照）。こうして、図示しない半導
体基板の上に設けられた絶縁層１０に形成された溝部１
１内に埋め込まれた配線１４の表面に、導電材料から成
る被覆層１５が形成され、更には、絶縁層１０及び被覆
層１６の上に形成された層間絶縁層２０と、被覆層１６
の上方の層間絶縁層２０に形成された開口部２１Ａ内が
配線材料層２３で埋め込まれて成る、配線１４と接続さ
れた接続孔２４と、配線材料層２３から成り、層間絶縁
層２０に形成されそして接続孔２４と接続された上層配
線２５を有する配線構造が形成される。
【００４３】（実施の形態２）実施の形態２において
は、リフロー法にて開口部２１Ａ内及び溝部２１Ｂ内を
配線材料層２３で埋め込み、接続孔２４及び上層配線２
５を形成する。以下、実施の形態２が実施の形態１と相
違する点のみを説明する。
は、リフロー法にて開口部２１Ａ内及び溝部２１Ｂ内を
配線材料層２３で埋め込み、接続孔２４及び上層配線２
５を形成する。以下、実施の形態２が実施の形態１と相
違する点のみを説明する。
【００４４】実施の形態２においては、実施の形態１の
［工程−１００］〜［工程−１５０］と同様の工程を経
て、開口部２１Ａ内及び溝部２１Ｂ内を含む層間絶縁層
２０上に第２の下地層２２を形成する。次に、実施の形
態２においては、開口部２１Ａ内及び溝部２１Ｂ内を配
線材料層２３で埋め込むために、配線材料層２３が流動
化しない温度に層間絶縁層２０を保持した状態で配線材
料層２３を上記の表３に例示した条件のスパッタ法にて
成膜する。その後、表４に例示した条件にて配線材料層
２３が流動化する温度に層間絶縁層２０を加熱する。そ
の後、実施の形態１の［工程−１７０］を経て、上層配
線を完成させる。
［工程−１００］〜［工程−１５０］と同様の工程を経
て、開口部２１Ａ内及び溝部２１Ｂ内を含む層間絶縁層
２０上に第２の下地層２２を形成する。次に、実施の形
態２においては、開口部２１Ａ内及び溝部２１Ｂ内を配
線材料層２３で埋め込むために、配線材料層２３が流動
化しない温度に層間絶縁層２０を保持した状態で配線材
料層２３を上記の表３に例示した条件のスパッタ法にて
成膜する。その後、表４に例示した条件にて配線材料層
２３が流動化する温度に層間絶縁層２０を加熱する。そ
の後、実施の形態１の［工程−１７０］を経て、上層配
線を完成させる。
【００４５】（実施の形態３）実施の形態３において
は、高温スパッタ法にて開口部２１Ａ内及び溝部２１Ｂ
内を配線材料層２３で埋め込み、接続孔２４及び上層配
線２５を形成する。以下、実施の形態３が実施の形態１
と相違する点のみを説明する。
は、高温スパッタ法にて開口部２１Ａ内及び溝部２１Ｂ
内を配線材料層２３で埋め込み、接続孔２４及び上層配
線２５を形成する。以下、実施の形態３が実施の形態１
と相違する点のみを説明する。
【００４６】実施の形態３においても、実施の形態１の
［工程−１００］〜［工程−１５０］と同様の工程を経
て、開口部２１Ａ内及び溝部２１Ｂ内を含む層間絶縁層
２０上に第２の下地層２２を形成する。次に、実施の形
態３においては、開口部２１Ａ内及び溝部２１Ｂ内を配
線材料層２３で埋め込むために、配線材料層２３が流動
化する温度に層間絶縁層２０を加熱した状態で配線材料
層２３をスパッタ法にて成膜する。スパッタ条件を、以
下の表１０に例示する。その後、実施の形態１の［工程
−１７０］を経て、上層配線を完成させる。
［工程−１００］〜［工程−１５０］と同様の工程を経
て、開口部２１Ａ内及び溝部２１Ｂ内を含む層間絶縁層
２０上に第２の下地層２２を形成する。次に、実施の形
態３においては、開口部２１Ａ内及び溝部２１Ｂ内を配
線材料層２３で埋め込むために、配線材料層２３が流動
化する温度に層間絶縁層２０を加熱した状態で配線材料
層２３をスパッタ法にて成膜する。スパッタ条件を、以
下の表１０に例示する。その後、実施の形態１の［工程
−１７０］を経て、上層配線を完成させる。
【００４７】
【表１０】 ターゲット ：Ａｌ−Ｃｕ（０．５％） プロセスガス：アルゴンガス＝１００sccm 圧力 ：０．４Ｐａ 成膜温度 ：５００゜Ｃ
【００４８】（実施の形態４）実施の形態４は実施の形
態１の変形である。実施の形態４が実施の形態１と相違
する点は、被覆層の形成方法にある。実施の形態４にお
いては、被覆層はタングステンから成り、その形成は選
択ＣＶＤ法による。溝部１１内に埋め込まれた配線１４
を構成する材料として、アルミニウム合金を用いた。以
下、実施の形態４が実施の形態１と相違する点のみを説
明する。
態１の変形である。実施の形態４が実施の形態１と相違
する点は、被覆層の形成方法にある。実施の形態４にお
いては、被覆層はタングステンから成り、その形成は選
択ＣＶＤ法による。溝部１１内に埋め込まれた配線１４
を構成する材料として、アルミニウム合金を用いた。以
下、実施の形態４が実施の形態１と相違する点のみを説
明する。
【００４９】実施の形態４においても、実施の形態１の
［工程−１００］〜［工程−１２０］と同様の工程を経
て、半導体基板の上に設けられた絶縁層１０に形成され
た溝部１１内に埋め込まれた配線１４を形成する。その
後、以下の表１１に例示する選択ＣＶＤ法によって、配
線１４の表面にタングステンから成り、厚さ０．１μｍ
の被覆層１６Ａを形成する（図７参照）。実施の形態４
においては、配線１４上に被覆層１６Ａを選択的に成長
させるので、実施の形態１のように合金化反応プロセス
及び未反応金属膜の除去工程が不要であり、プロセスの
簡素化を図ることができる。
［工程−１００］〜［工程−１２０］と同様の工程を経
て、半導体基板の上に設けられた絶縁層１０に形成され
た溝部１１内に埋め込まれた配線１４を形成する。その
後、以下の表１１に例示する選択ＣＶＤ法によって、配
線１４の表面にタングステンから成り、厚さ０．１μｍ
の被覆層１６Ａを形成する（図７参照）。実施の形態４
においては、配線１４上に被覆層１６Ａを選択的に成長
させるので、実施の形態１のように合金化反応プロセス
及び未反応金属膜の除去工程が不要であり、プロセスの
簡素化を図ることができる。
【００５０】
【表１１】 使用ガス：ＷＦ6／ＳｉＨ4／Ｈ2／Ａｒ＝１０／７／１
０００／１０sccm 成膜温度：２６０゜Ｃ 圧力 ：３０Ｐａ
０００／１０sccm 成膜温度：２６０゜Ｃ 圧力 ：３０Ｐａ
【００５１】以降、実施の形態１の［工程−１４０］〜
［工程−１７０］を実行することによって、図７に示し
たと同様の配線構造を得ることができる。
［工程−１７０］を実行することによって、図７に示し
たと同様の配線構造を得ることができる。
【００５２】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明した配線の構造、各種成
膜条件や数値は例示であり、適宜変更することができ
る。例えば、図８に示すように、半導体基板の上に設け
られた絶縁層１０に形成された溝部１１内に埋め込まれ
た配線１４と、層間絶縁層２０の上に形成された上層配
線２５とを、層間絶縁層２０に設けられた接続孔２４に
よって接続する配線構造とすることもできる。尚、この
ような形態の上層配線２５も、本発明においては層間絶
縁層に形成された上層配線に包含される。また、配線材
料層２３を構成する材料として、アルミニウム合金の代
わりに、例えば銅を用いることもできる。この場合のス
パッタ条件を以下の表１２に例示する。
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明した配線の構造、各種成
膜条件や数値は例示であり、適宜変更することができ
る。例えば、図８に示すように、半導体基板の上に設け
られた絶縁層１０に形成された溝部１１内に埋め込まれ
た配線１４と、層間絶縁層２０の上に形成された上層配
線２５とを、層間絶縁層２０に設けられた接続孔２４に
よって接続する配線構造とすることもできる。尚、この
ような形態の上層配線２５も、本発明においては層間絶
縁層に形成された上層配線に包含される。また、配線材
料層２３を構成する材料として、アルミニウム合金の代
わりに、例えば銅を用いることもできる。この場合のス
パッタ条件を以下の表１２に例示する。
【００５３】
【表１２】 ターゲット ：Ｃｕ プロセスガス：Ａｒ＝１００sccm 圧力 ：０．４Ｐａ ＤＣパワー ：５ｋＷ 成膜温度 ：１５０゜Ｃ
【００５４】実施の形態１〜実施の形態３において、被
覆層１６をチタン−アルミニウム系合金から構成する代
わりに、タングステン−アルミニウム系合金あるいは銅
−アルミニウム系合金から構成することもできる。被覆
層１６をタングステン−アルミニウム系合金から構成す
る場合には、［工程−１３０］において、スパッタ法あ
るいはＣＶＤ法、若しくは選択ＣＶＤ法にてタングステ
ンから成る金属膜を全面に成膜する。そして、加熱処理
を行い、配線１４を構成するアルミニウム合金とタング
ステンから成る金属膜を反応させて、タングステン−ア
ルミニウム系合金を形成した後、未反応の金属（タング
ステン）膜を過酸化水素水によるウエットエッチングや
ＣＭＰ法によって除去する。被覆層１６を銅−アルミニ
ウム系合金から構成する場合には、［工程−１３０］に
おいて、スパッタ法（表１２の成膜条件参照）あるいは
ＣＶＤ法（以下に例示する表１３の成膜条件参照。尚、
ＨＦＡとは、ヘキサフルオロアセチルアセトネートの略
である）にて銅から成る金属膜を全面に成膜する。そし
て、加熱処理を行い、配線１４を構成するアルミニウム
合金と銅から成る金属膜を反応させて、銅−アルミニウ
ム系合金を形成した後、未反応の金属膜（銅）膜を硫酸
又は硝酸によるウエットエッチングやＣＭＰ法によって
除去する。
覆層１６をチタン−アルミニウム系合金から構成する代
わりに、タングステン−アルミニウム系合金あるいは銅
−アルミニウム系合金から構成することもできる。被覆
層１６をタングステン−アルミニウム系合金から構成す
る場合には、［工程−１３０］において、スパッタ法あ
るいはＣＶＤ法、若しくは選択ＣＶＤ法にてタングステ
ンから成る金属膜を全面に成膜する。そして、加熱処理
を行い、配線１４を構成するアルミニウム合金とタング
ステンから成る金属膜を反応させて、タングステン−ア
ルミニウム系合金を形成した後、未反応の金属（タング
ステン）膜を過酸化水素水によるウエットエッチングや
ＣＭＰ法によって除去する。被覆層１６を銅−アルミニ
ウム系合金から構成する場合には、［工程−１３０］に
おいて、スパッタ法（表１２の成膜条件参照）あるいは
ＣＶＤ法（以下に例示する表１３の成膜条件参照。尚、
ＨＦＡとは、ヘキサフルオロアセチルアセトネートの略
である）にて銅から成る金属膜を全面に成膜する。そし
て、加熱処理を行い、配線１４を構成するアルミニウム
合金と銅から成る金属膜を反応させて、銅−アルミニウ
ム系合金を形成した後、未反応の金属膜（銅）膜を硫酸
又は硝酸によるウエットエッチングやＣＭＰ法によって
除去する。
【００５５】
【表１３】 銅のＣＶＤ成膜条件 使用ガス ： Ｃｕ（ＨＦＡ）2／Ｈ2＝１０／１０００sccm 圧力 ： ２．６×１０3Ｐａ 基板加熱温度： ３５０゜Ｃ パワー ： ５００Ｗ
【００５６】
【発明の効果】本発明の半導体装置における配線構造あ
るいは配線形成方法においては、配線の表面に被覆層を
形成するので、絶縁層や層間絶縁層からの水分を放出す
るために絶縁層や層間絶縁層を加熱したとき、層間絶縁
層に設けられた開口部底部の配線の部分が隆起すること
がない。その結果、配線に損傷が生ぜず、配線の信頼性
が低下することがない。
るいは配線形成方法においては、配線の表面に被覆層を
形成するので、絶縁層や層間絶縁層からの水分を放出す
るために絶縁層や層間絶縁層を加熱したとき、層間絶縁
層に設けられた開口部底部の配線の部分が隆起すること
がない。その結果、配線に損傷が生ぜず、配線の信頼性
が低下することがない。
【図１】発明の実施の形態１の半導体装置における配線
形成方法を説明するための絶縁層等の模式的な一部断面
図である。
形成方法を説明するための絶縁層等の模式的な一部断面
図である。
【図２】図１に引き続き、発明の実施の形態１の半導体
装置における配線形成方法を説明するための絶縁層等の
模式的な一部断面図である。
装置における配線形成方法を説明するための絶縁層等の
模式的な一部断面図である。
【図３】図２に引き続き、発明の実施の形態１の半導体
装置における配線形成方法を説明するための絶縁層等の
模式的な一部断面図である。
装置における配線形成方法を説明するための絶縁層等の
模式的な一部断面図である。
【図４】図３に引き続き、発明の実施の形態１の半導体
装置における配線形成方法を説明するための絶縁層等の
模式的な一部断面図である。
装置における配線形成方法を説明するための絶縁層等の
模式的な一部断面図である。
【図５】図４に引き続き、発明の実施の形態１の半導体
装置における配線形成方法を説明するための絶縁層等の
模式的な一部断面図である。
装置における配線形成方法を説明するための絶縁層等の
模式的な一部断面図である。
【図６】図５に引き続き、発明の実施の形態１の半導体
装置における配線形成方法を説明するための絶縁層等の
模式的な一部断面図である。
装置における配線形成方法を説明するための絶縁層等の
模式的な一部断面図である。
【図７】発明の実施の形態４の半導体装置における配線
形成方法を説明するための絶縁層等の模式的な一部断面
図である。
形成方法を説明するための絶縁層等の模式的な一部断面
図である。
【図８】発明の実施の形態１の半導体装置における配線
構造の変形を示す絶縁層等の模式的な一部断面図であ
る。
構造の変形を示す絶縁層等の模式的な一部断面図であ
る。
【図９】従来の半導体装置における配線形成方法を説明
するための絶縁層等の模式的な一部断面図である。
するための絶縁層等の模式的な一部断面図である。
【図１０】図９に引き続き、従来の半導体装置における
配線形成方法を説明するための絶縁層等の模式的な一部
断面図である。
配線形成方法を説明するための絶縁層等の模式的な一部
断面図である。
【図１１】従来の技術における問題点を説明するための
絶縁層等の模式的な一部断面図である。
絶縁層等の模式的な一部断面図である。
１０・・・絶縁層、１１・・・溝部、１２・・・第１の
下地層、１３・・・配線材料層、１４・・・配線、１５
・・・金属膜、１６，１６Ａ・・・被覆層、２０・・・
層間絶縁層、２１，２１Ａ・・・開口部、２１Ｂ・・・
溝部、２２・・・第２の下地層、２３・・・配線材料
層、２４・・・接続孔、２５・・・上層配線
下地層、１３・・・配線材料層、１４・・・配線、１５
・・・金属膜、１６，１６Ａ・・・被覆層、２０・・・
層間絶縁層、２１，２１Ａ・・・開口部、２１Ｂ・・・
溝部、２２・・・第２の下地層、２３・・・配線材料
層、２４・・・接続孔、２５・・・上層配線
Claims (17)
- 【請求項１】半導体基板の上に設けられた絶縁層に形成
された溝部内に埋め込まれた配線の表面に、導電材料か
ら成る被覆層が形成されていることを特徴とする半導体
装置における配線構造。 - 【請求項２】絶縁層及び被覆層の上に形成された層間絶
縁層と、 被覆層の上方の層間絶縁層に形成された開口部内が配線
材料層で埋め込まれて成る、配線と接続された接続孔
と、 配線材料層から成り、層間絶縁層に形成されそして接続
孔と接続された上層配線、を更に備えており、 被覆層は、層間絶縁層に開口部を形成した後の熱処理
時、開口部底部の配線の部分が隆起することを防止する
ために形成されていることを特徴とする請求項１に記載
の半導体装置における配線構造。 - 【請求項３】被覆層は、チタン−アルミニウム系合金、
タングステン−アルミニウム系合金、又は銅−アルミニ
ウム系合金から成ることを特徴とする請求項１に記載の
半導体装置における配線構造。 - 【請求項４】溝部内に埋め込まれた配線を構成する材料
は、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、又はＡｌ−
Ｇｅであることを特徴とする請求項３に記載の半導体装
置における配線構造。 - 【請求項５】被覆層はタングステンから成ることを特徴
とする請求項１に記載の半導体装置における配線構造。 - 【請求項６】溝部内に埋め込まれた配線を構成する材料
は、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｇ
ｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｔｉ、又はＣｕ−Ｚｒであるこ
とを特徴とする請求項５に記載の半導体装置における配
線構造。 - 【請求項７】（イ）半導体基板の上に設けられた絶縁層
に溝部を形成した後、溝部内に配線材料を埋め込み、配
線を形成する工程と、 （ロ）配線の表面に、導電材料から成る被覆層を形成す
る工程、を含むことを特徴とする半導体装置における配
線形成方法。 - 【請求項８】更に、 （ハ）絶縁層及び被覆層の上に層間絶縁層を形成する工
程と、 （ニ）被覆層の上方の層間絶縁層に開口部を形成する工
程と、 （ホ）層間絶縁層上に配線材料層を形成し、開口部内を
配線材料層で埋め込む工程と、 （ヘ）層間絶縁層上の配線材料層をパターニングして、
上層配線を形成する工程、を含むことを特徴とする請求
項７に記載の半導体装置における配線形成方法。 - 【請求項９】被覆層は、チタン−アルミニウム系合金、
タングステン−アルミニウム系合金、又は銅−アルミニ
ウム系合金から成ることを特徴とする請求項７に記載の
半導体装置における配線形成方法。 - 【請求項１０】溝部内に埋め込まれた配線を構成する材
料は、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、又はＡｌ
−Ｇｅであることを特徴とする請求項９に記載の半導体
装置における配線形成方法。 - 【請求項１１】前記工程（ロ）における被覆層の形成
は、全面に金属膜を成膜した後、金属膜と配線とを反応
させ、次いで、未反応の金属膜を除去する工程から成る
ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置におけ
る配線形成方法。 - 【請求項１２】被覆層はタングステンから成ることを特
徴とする請求項７に記載の半導体装置における配線形成
方法。 - 【請求項１３】溝部内に埋め込まれた配線を構成する材
料は、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｇ
ｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｔｉ、又はＣｕ−Ｚｒであるこ
とを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置における
配線形成方法。 - 【請求項１４】前記工程（ロ）における被覆層の形成
は、選択ＣＶＤ法によることを特徴とする請求項１３に
記載の半導体装置における配線形成方法。 - 【請求項１５】前記工程（ホ）は、配線材料層が流動化
する温度に層間絶縁層を加熱した状態で配線材料層をス
パッタ法にて成膜する工程から成ることを特徴とする請
求項８に記載の半導体装置における配線形成方法。 - 【請求項１６】前記工程（ホ）は、配線材料層が流動化
しない温度に層間絶縁層を保持した状態で配線材料層を
スパッタ法にて成膜した後、配線材料層が流動化する温
度に層間絶縁層を加熱する工程から成ることを特徴とす
る請求項８に記載の半導体装置における配線形成方法。 - 【請求項１７】前記工程（ホ）は、配線材料層が流動化
しない温度に層間絶縁層を保持した状態で配線材料層を
スパッタ法にて成膜した後、高圧下、配線材料層が流動
化する温度に層間絶縁層を加熱する工程から成ることを
特徴とする請求項８に記載の半導体装置における配線形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31713496A JPH10144685A (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | 半導体装置における配線構造及び配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31713496A JPH10144685A (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | 半導体装置における配線構造及び配線形成方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006284090A Division JP2007013218A (ja) | 2006-10-18 | 2006-10-18 | 半導体装置における配線構造及び配線形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144685A true JPH10144685A (ja) | 1998-05-29 |
Family
ID=18084827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31713496A Pending JPH10144685A (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | 半導体装置における配線構造及び配線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10144685A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003527743A (ja) * | 1999-10-18 | 2003-09-16 | インフィニオン テクノロジーズ ノース アメリカ コーポレイション | 層間金属接続のための自己整合金属キャップ |
| JP2007067324A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1996
- 1996-11-13 JP JP31713496A patent/JPH10144685A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003527743A (ja) * | 1999-10-18 | 2003-09-16 | インフィニオン テクノロジーズ ノース アメリカ コーポレイション | 層間金属接続のための自己整合金属キャップ |
| JP2007067324A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20041130 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060829 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061018 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080311 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20080826 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |