JPH11233517A - 半導体装置の銅配線 - Google Patents

半導体装置の銅配線

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JPH11233517A
JPH11233517A JP10032539A JP3253998A JPH11233517A JP H11233517 A JPH11233517 A JP H11233517A JP 10032539 A JP10032539 A JP 10032539A JP 3253998 A JP3253998 A JP 3253998A JP H11233517 A JPH11233517 A JP H11233517A
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wiring
nitrogen
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Mitsuru Taguchi
充 田口
Keiichi Maeda
圭一 前田
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Sony Corp
ソニー株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 銅配線は密着性の悪い拡散バリア層から剥が
れ易く、拡散バリア層に銅との密着性に優れたチタン膜
を用いるとバリア性が不十分になり、熱処理によりチタ
ンと銅とが反応して銅配線が抵抗上昇を来すという問題
を生じる。 【解決手段】 銅配線23が形成される下地に、銅との
密着性に優れ、銅に対するバリア性を有し、銅との反応
性が低いという特徴を有する窒素進入型固溶体の窒化チ
タン膜21が形成されているもので、例えばPE−Si
2 膜17に形成した溝18の内壁にチタン膜20と窒
素進入型固溶体の窒化チタン膜21とを順に積層し、そ
の上に銅配線23を形成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の銅配
線に関し、詳しくは下地により密着性を高めた半導体装
置の銅配線に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりLSIの配線材料としては、ア
ルミニウム合金が広く用いられてきた。しかし、LSI
の微細化、高速化の要求が高まるにつれて、アルミニウ
ム合金配線では十分な配線の信頼性や、低い配線抵抗の
確保が困難になってきている。この対策として、昨今ア
ルミニウム合金よりもエレクトロマイグレーション耐性
に優れ、かつ低抵抗である銅配線技術が高い注目を浴
び、実用化に向け鋭意検討されている。
【0003】銅配線を加工する技術としては、一般に銅
のドライエッチングが容易でないこと等から、いわゆる
溝配線による方法が有望視されている。溝配線とは、酸
化シリコン等の層間絶縁膜に予め所定の溝を形成してお
き、その溝に配線材料を埋め込み、その後に溝外の余剰
な配線材料を化学的機械研磨(以下CMPという、CM
PはChemical Mechanical Polishing の略)等によって
除去することにより形成する配線をいう。配線材料を埋
め込む方法としては、スパッタ成膜した後にリフローす
る方法、電界めっき法等が検討されている。
【0004】銅は熱処理により酸化シリコン中に拡散す
る性質を持つ。そのような銅の拡散を防ぐには、図8に
示すように、酸化シリコン膜111に形成された溝11
2内の銅配線121とその酸化シリコン膜111との界
面部分に何らかの拡散バリア層131を形成することが
必要となる。その拡散バリア層131の材料としては、
一般に、窒化チタン(TiN)、タンタル(Ta)、タ
ンタル合金、タングステン(W)、タングステン合金等
から選択して用いられる。窒化チタンはアルミニウム合
金配線の時代から用いられてきた材料であるため、扱い
易いという利点があるが、拡散バリア性はタンタル合金
またはタングステン合金の方が高いとされている。また
上記拡散バリア材料は、酸化シリコンへの拡散防止機能
のみならず、リフロー法により銅を埋め込む際におい
て、埋め込み性を向上させる機能をも有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銅は上
記拡散バリア層との密着性が悪いために、図9に示すよ
うに、拡散バリア層131から銅膜120が剥がれると
いう問題を生じる。密着性は、一般にバリア性が向上す
るにつれて劣化する傾向にある。密着性が不足すると、
後のプロセスにおいて膜剥がれ等の問題を生じる。例え
ば、CMP工程時に密着性が不十分な銅配線の部分12
0pが剥がれて、研磨パッド151の回転によりその剥
がれた部分120pが銅膜120の表面を引っかき、ス
クラッチと呼ばれる傷Sをつける。また銅配線形成後の
製造プロセスに起因して銅配線自体が剥がれる。このよ
うな問題により、配線の性能および信頼性が深刻な影響
を受ける。一方、例えば拡散バリア層を銅との密着性に
優れたチタン膜で形成した場合には、銅に対する拡散バ
リア性が不十分になり、また後の熱処理によりチタンと
銅とが反応して銅配線の抵抗を上昇させるという問題を
生じる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体装置の銅配線であって、銅
配線が形成される下地層は、チタン層に窒素が進入して
なる窒素進入型固溶体の窒化チタン膜を有することを特
徴とする。
【0007】チタン層中に窒素が進入してなる窒素進入
型固溶体の窒化チタン膜は、窒化チタン結晶を有する窒
化チタン膜と比較して良好なる銅との密着性を有する。
一方、バリア性は窒化チタン結晶を有する窒化チタン膜
と比較して若干低いが、チタン膜よりも高い。また、銅
との反応性はチタン膜と比較して低く、銅膜の抵抗の上
昇を抑制するという特徴を有している。このような特徴
を有する窒素進入型固溶体の窒化チタン膜が、銅配線を
形成する下地層に形成されていることから、下地層は、
バリア性を有してかつ銅との密着性が高いものとなる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明に係わる第1の実施形態の
一例を、図1の概略構成図によって説明する。図1で
は、一例として、溝配線構造の銅配線を示す。
【0009】図1に示すように、基板(図示省略)上に
素子(図示省略)が形成されていて、さらに下層配線1
1や絶縁膜12等が形成されている。この絶縁膜12の
表面は平坦化されていて上記下層配線11の上面が露出
されている。さらに上記絶縁膜12上には、層間絶縁膜
として酸化シリコン(以下PE−SiO2 と記す)膜1
3が例えば800nmの厚さに形成されていて、さらに
窒化シリコン(以下PE−SiNと記す)膜14が例え
ば50nmの厚さに形成されている。上記PE−SiN
膜14およびPE−SiO2 膜13には、下層配線11
に通じる接続孔15が開口されていて、この接続孔15
の径は、例えば0.3μmとした。上記接続孔15の内
部には下地膜となる窒化チタン(TiN)膜17を介し
てプラグ16が例えばタングステンで形成されている。
【0010】さらに上記PE−SiN膜14上にプラグ
16を覆う絶縁膜としてPE−SiO2 膜18が例えば
500nmの厚さに形成されていて、このPE−SiO
2 膜18には、上記プラグ16に達する溝19が形成さ
れている。この溝19の幅は、例えば0.4μmとし
た。したがって、この溝19の底部にはプラグ16が露
出している。
【0011】上記溝19の内壁には、チタン膜20が例
えば20nmの厚さに形成されていて、さらに窒素進入
型固溶体の窒化チタン膜21が例えば60nmの厚さに
形成されている。この窒素進入型固溶体の窒化チタン膜
21は、チタン結晶中に窒素原子が進入したものからな
り、窒化チタン結晶を有していない。上記チタン膜20
は、下層のタングステンからなるプラグ16との良好な
る電気的接続を得るために必要なものであり、また上記
窒素進入型固溶体の窒化チタン膜21は銅の拡散バリア
層として機能する。これらのチタン膜20および窒素進
入型固溶体の窒化チタン膜21を介して、上記溝19の
内部に埋め込まれている銅の配線材料層からなる銅配線
23が形成されている。
【0012】次に上記窒素進入型固溶体の窒化チタン膜
21に関して説明する。まず、チタンターゲットを用い
たDCマグネトロンスパッタ装置において、アルゴンガ
スおよび窒素ガスによる反応性スパッタを行った際の、
成膜速度(縦軸)と窒素ガス流量(横軸)との関係を図
2によって説明する。かかる系の反応性スパッタにおい
ては、窒素ガス流量比にしたがい、成膜速度が急激に変
化することが知られている。図2に示すように、成膜速
度の遅い領域をナイトライド・モード(領域1)、成膜
速度が速い領域の変化点近傍をメタリック・モード(領
域2)と呼び、いずれも、窒化チタン結晶を有する膜が
成膜される。また図中のメタリック・モード領域よりも
左側の部分(領域3)において上記窒素進入型固溶体の
窒化チタン膜21は得られる。なお、図2では、DCパ
ワーを8kW、アルゴン(Ar)を40sccmで導入
し、成膜温度を150℃に設定して、成膜したときの成
膜速度と窒素ガス流量との関係を示した。
【0013】つぎに上記各領域1〜領域3のX線回折パ
ターンを図3によって説明する。図3の(1)は領域1
の膜(窒素ガス流量:70sccm)のX線回折パター
ンを示し、図3の(2)は領域2の膜(窒素ガス流量:
20sccm)のX線回折パターンを示し、図3の
(3)は領域3の膜(窒素ガス流量:5sccm)のX
線回折パターンを示す。この図3の(1)〜(3)に示
すように、領域1および領域2ではいずれもTiN(1
11)結晶による回折ピークが見られるのに対し、領域
3ではTiN(111)の回折ピーク位置とTi(00
2)の回折ピーク位置との間に主たる回折ピークが現れ
ている。よって、窒化チタン結晶は形成されておらず、
この主たる回折ピークはチタン結晶中に窒素が進入し
た、チタンと窒素との固溶体(進入固溶体)が形成され
ていることを示す。上記図1によって説明した窒素進入
型固溶体の窒化チタン膜はこのような膜である。
【0014】上記窒素進入型固溶体の窒化チタン膜21
は、従来の窒化チタン結晶を有する窒化チタンと比較し
て良好なる銅との密着性を有する。また、銅に対するバ
リア性は窒化チタン結晶を有する窒化チタン膜と比較す
ると若干劣るが、チタン膜よりも良好であり、バリア性
は十分であるといえる。また、銅との反応性はチタンと
比較して低いため、銅膜の抵抗上昇を抑えることができ
る。したがって、銅配線23の剥がれによる不良や、銅
配線23の信頼性の低下等を防ぐことができる。
【0015】上記説明したように、窒素進入型固溶体の
窒化チタン膜21は、窒化チタン結晶を有する窒化チタ
ン膜と比較して良好なる銅との密着性を有する。一方、
バリア性は窒化チタン結晶を有する窒化チタン膜と比較
して若干低いが、チタン膜よりも高い。また、銅との反
応性はチタン膜と比較して低く、銅膜の抵抗の上昇を抑
制するという特徴を有している。このような特徴を有す
る窒素進入型固溶体の窒化チタン膜が、上記図1によっ
て説明した銅配線23の下地に形成されていることか
ら、銅配線23の下地は、バリア性を有してかつ銅との
密着性が高いものとなる。
【0016】次に第1実施形態として、前記図1によっ
て説明した銅の溝配線に係わる製造方法の一例を、図4
の製造工程図によって以下に説明する。図4では、前記
図1によって説明したのと同様なる構成部品には同一符
号を付与して示す。
【0017】図4の(1)に示すように、基板(図示省
略)上に素子(図示省略)を形成し、さらに下層配線1
1や絶縁膜12等の形成を行い、平坦化プロセスによっ
てその絶縁膜12の表面を平坦化して、上記下層配線1
1の上面を露出させる。そして例えばプラズマCVD
(CVDはChemical Vapor Deposition の略であり化学
的気相成長をいう)法により上記絶縁膜12上に層間絶
縁膜として酸化シリコン(以下PE−SiO2 と記す)
膜13を例えば800nmの厚さに形成する。さらに窒
化シリコン(以下PE−SiNと記す)膜14を例えば
50nmの厚さに形成する。
【0018】次に、通常のリソグラフィー技術および反
応性イオンエッチング(以下RIEという、RIEはRe
active Ion Etchingの略)技術により、PE−SiN膜
14およびPE−SiO2 膜13に、例えば下層配線1
1に通じる接続孔15を開口する。その孔径は、例えば
0,3μmとした。
【0019】次いで、通常のタングステンを用いたプラ
グの形成プロセスによって、上記接続孔15内にプラグ
16を例えばタングステンで形成する。このプラグ16
の形成では、接続孔15内にタングステンを埋め込む前
に窒化チタン(TiN)膜17を形成する。
【0020】次にプラズマCVD法によって、上記PE
−SiN膜14上にプラグ16を覆う絶縁膜としてPE
−SiO2 膜18を例えば500nmの厚さに形成す
る。そしてリソグラフィー技術とRIE技術によって、
上記PE−SiO2 膜18に溝19を、例えば上記プラ
グ16の上面がこの溝19の底部に露出するように形成
する。この溝19の幅は例えば0.4μmとした。な
お、上記RIEの際には、PE−SiN膜14をエッチ
ングストッパとして機能させている。
【0021】次に図4の(2)に示すように、通常のア
ルゴンスパッタエッチングによって、上記プラグ16の
上部に形成されている自然酸化膜(図示省略)を除去す
る。その後、DCマグネトロンスパッタ法によって、上
記溝19の内壁に、チタン膜20を例えば20nmの厚
さに形成した後、窒素進入型固溶体の窒化チタン膜21
を例えば60nmの厚さに形成して、下地膜を構成す
る。その際、PE−SiO2 膜18上にも上記チタン膜
20および窒素進入型固溶体の窒化チタン膜21が形成
される。上記チタン膜20は、下層のタングステンから
なるプラグ16との良好なる電気的接続を得るために必
要なものであり、上記窒素進入型固溶体の窒化チタン膜
21は銅の拡散バリア層として機能する。
【0022】以下に上記チタン膜20および上記窒素進
入型固溶体の窒化チタン膜21の成膜条件の一例を説明
する。チタン膜20の成膜条件としては、プロセスガス
にアルゴン(例えば50sccm)〔以下、sccmは
標準状態における体積流量(cm3 /分)を表す〕、D
Cパワーを6kW、スパッタ雰囲気の圧力を0.18P
a、成膜温度を150℃に設定した。また窒素進入型固
溶体の窒化チタン膜21の成膜条件としては、プロセス
ガスにアルゴン(例えば40sccm)と窒素(例えば
5sccm)、DCパワーを8kW、スパッタ雰囲気の
圧力を0.18Pa、成膜温度を150℃に設定した。
【0023】次いで、DCマグネトロンスパッタ法によ
って、上記溝19内を埋め込むように上記チタン膜20
および窒化チタン膜21を介して上記PE−SiO2
18上に、配線材料層22を例えば銅を500nmの厚
さに堆積して形成する。引き続き400℃の温度雰囲気
で30分間の熱処理を行って、上記配線材料層22によ
って溝19を埋め込む。この熱処理はアルゴンガス中の
炉加熱によって行った。次いで図4の(3)に示すよう
に、通常のCMP(CMPはChemical Mechanical Poli
shing の略で化学的機械研磨をいう)により溝19の外
部に形成されている余分な配線材料層(図示省略)を除
去して、溝19内に上記チタン膜20および窒化チタン
膜21を介して銅からなる配線材料層22からなる銅配
線23を形成する。このCMPでは、PE−SiO2
18上の上記チタン膜20および窒素進入型固溶体の窒
化チタン膜21も除去される。
【0024】なお、上記製造方法におけるアルゴンスパ
ッタエッチングから銅のスパッタ成膜までは、マルチチ
ャンバ装置により大気開放することなく工業的な真空中
で連続的に処理されることが望ましい。また銅の埋め込
み方法としては、上記方法の他に、高圧リフロー法、電
界めっき法等を用いることも可能である。さらに配線材
料としては、銅の他に、ジルコニウム銅(ZrCu)の
ような銅合金を用いることも可能である。
【0025】上記アルゴンスパッタエッチングでは、D
Cマグネトロンスパッタ法を用いたが、ICP(Induct
ive Coupled Plasma)誘導結合プラズマ方式、ECR
(Electron Cycrotron Resonance)電子サイクロトロン
共鳴方式等、他のプラズマ発生方式によるスパッタエッ
チングにて行うことも可能である。
【0026】上記製造方法では、銅配線23の下地に窒
素進入型固溶体の窒化チタン膜21が形成されることか
ら、半導体プロセスにおける熱処理による配線の抵抗上
昇を最小限に抑え、銅配線23からのPE−SiO2
17中への銅の拡散が防止され、しかも銅配線23を形
成する配線形成層22との密着性は、従来の窒化チタン
結晶を有する窒化チタン膜よりも高いものとなる。した
がって、銅配線23の剥がれによる不良や、銅配線23
の信頼性の低下等を防ぐことができる。
【0027】次に本発明に係わる第2の実施形態の一例
を、図5によって説明する。図5では、拡散バリア層を
窒素進入型固溶体の窒化チタン膜の他に高融点金属材料
膜または高融点金属合金材料膜との積層構造とした一例
を示す。図5では、前記図1および図4によって説明し
たのと同様なる構成部品には同一符号を付与して示す。
【0028】図5に示すように、前記図1によって説明
したのと同様に、基板(図示省略)上に素子(図示省
略)が形成されていて、さらに下層配線11や絶縁膜1
2等が形成されている。この絶縁膜12上には層間絶縁
膜としてPE−SiO2 膜13、PE−SiN膜14が
形成されていて、これらの膜には下層配線11に通じる
接続孔15が形成されている。この接続孔15の内部に
は下地膜となる窒化チタン(TiN)膜17を介してプ
ラグ16が例えばタングステンで形成されている。
【0029】さらに上記PE−SiN膜14上にプラグ
16を覆うPE−SiO2 膜18が形成されていて、こ
のPE−SiO2 膜18には上記プラグ16に達する溝
19が形成されている。この溝19の内壁には、チタン
膜20が形成されていて、さらに拡散バリア層となる窒
化チタン結晶からなる窒化チタン膜31(例えば厚さが
30nm)と窒素進入型固溶体の窒化チタン膜21(例
えば厚さが30nm)とが順に積層されている。この窒
素進入型固溶体の窒化チタン膜21は、チタン結晶中に
窒素原子が進入したものからなり、窒化チタン結晶を有
していない。上記チタン膜20は、下層のタングステン
からなるプラグ16との良好なる電気的接続を得るため
に必要なものであり、また上記窒素進入型固溶体の窒化
チタン膜21は銅との密着製造に優れた拡散バリア層と
して機能する。
【0030】これらのチタン膜20、窒化チタン結晶か
らなる窒化チタン膜31および窒素進入型固溶体の窒化
チタン膜21を介して、上記溝19の内部に埋め込まれ
ている銅からなる配線材料層22で銅配線23が形成さ
れている。
【0031】上記図5によって説明した銅配線23は、
前記図4によって説明した製造方法において、チタン膜
20を形成した後で窒素進入型固溶体の窒化チタン膜2
1を形成する前に、通常の窒化チタン結晶を有する窒化
チタン膜31を例えば30nmの厚さに形成すればよ
い。そして窒素進入型固溶体の窒化チタン膜21を例え
ば30nmの厚さに形成すればよい。上記チタン膜20
および上記窒素進入型固溶体の窒化チタン膜21の成膜
条件は、前記図4によって説明したのと同様である。上
記窒化チタン結晶を有する窒化チタン膜31の成膜条件
は、一例として、プロセスガスにアルゴン(例えば40
sccm)と窒素(例えば70sccm)を用い、DC
パワーを8kW、スパッタ雰囲気の圧力を0.4Pa、
成膜温度を150℃に設定した。
【0032】上記窒化チタン結晶を有する窒化チタン膜
31の他に、タンタル(Ta)、窒化タンタル(Ta
N)、窒化ケイ化タンタル(TaSiN)、窒化タング
ステン(WN)、窒化ケイ化タングステン(WSiN)
等を用いることが可能である。これらの材料は、いずれ
もTiN構造を有しない窒素進入型固溶体の窒化チタン
膜21に較べてバリア性に優れているため、窒素進入型
固溶体の窒化チタン膜21との積層構造とすることによ
り、銅との密着性を劣化させることなく、拡散バリア性
が強化される。
【0033】次に本発明に係わる第3の実施形態の一例
を、図6によって説明する。図6では、一例として、通
常のリソグラフィー技術とエッチング技術とによってパ
ターニングして形成した銅配線を示す。また図6では、
前記図1、図4および図5によって説明したのと同様な
る構成部品には同一符号を付与して示す。
【0034】図6に示すように、基板(図示省略)上に
素子(図示省略)が形成されていて、さらに下層配線1
1や絶縁膜12等が形成されている。この絶縁膜12の
表面は平坦化されていて上記下層配線11の上面が露出
されている。さらに上記絶縁膜12上には、層間絶縁膜
としてPE−SiO2 膜13が例えば800nmの厚さ
に形成されている。上記PE−SiO2 膜13には、下
層配線11に通じる接続孔15が開口されていて、この
接続孔15の径は、例えば0.3μmとした。上記接続
孔15の内部には下地膜となる窒化チタン(TiN)膜
17を介してプラグ16が例えばタングステンで形成さ
れている。
【0035】上記PE−SiO2 膜13上には上記プラ
グ16に接続する銅配線23が、チタン膜20と窒素進
入型固溶体の窒化チタン膜21とを下層より順に形成し
たの積層膜を介して形成されている。上記チタン膜20
が例えば20nmの厚さに形成されていて、上記窒素進
入型固溶体の窒化チタン膜21が例えば60nmの厚さ
に形成されている。この窒素進入型固溶体の窒化チタン
膜21は、チタン結晶中に窒素原子が進入したものから
なり、窒化チタン結晶を有していない。
【0036】上記チタン膜20は、下層のタングステン
からなるプラグ16との良好なる電気的接続を得るため
に必要なものであり、また上記窒素進入型固溶体の窒化
チタン膜21は21は、従来の窒化チタン結晶を有する
窒化チタンと比較して良好なる銅との密着性を有する。
また、銅に対するバリア性は窒化チタン結晶を有する窒
化チタン膜と比較すると若干劣るが、チタン膜よりも良
好であり、バリア性は十分であるといえる。また、銅と
の反応性はチタンと比較して低いため、銅膜の抵抗上昇
を抑えることができる。したがって、銅配線23の剥が
れによる不良や、銅配線23の信頼性の低下等を防ぐこ
とができる。
【0037】次に上記第3の実施形態に係わる製造方法
の一例を、図7の製造工程図によって説明する。図7で
は、前記図6によって説明したのと同様なる構成部品に
は同一符号を付与して示す。
【0038】図7の(1)に示すように、基板(図示省
略)上に素子(図示省略)を形成し、さらに下層配線1
1や絶縁膜12等の形成を行い、平坦化プロセスによっ
てその絶縁膜12の表面を平坦化して、上記下層配線1
1の上面を露出させる。そして例えばプラズマCVD
(CVDはChemical Vapor Deposition の略であり化学
的気相成長をいう)法により上記絶縁膜12上に層間絶
縁膜として酸化シリコン(以下PE−SiO2 と記す)
膜13を例えば800nmの厚さに形成する。
【0039】次に、通常のリソグラフィー技術およびR
IE技術により、PE−SiO2 膜13に、例えば下層
配線11に通じる接続孔15を開口する。その孔径は、
例えば0,3μmとした。
【0040】次いで、通常のタングステンを用いたプラ
グの形成プロセスによって、上記接続孔15内にプラグ
16を例えばタングステンで形成する。このプラグ16
の形成では、接続孔15内にタングステンを埋め込む前
に窒化チタン(TiN)膜17を形成する。
【0041】次に通常のアルゴンスパッタエッチングに
よって、上記プラグ16の上部に形成されている自然酸
化膜(図示省略)を除去する。その後、DCマグネトロ
ンスパッタ法によって、上記PE−SiO2 膜13上
に、チタン膜20を例えば20nmの厚さに形成した
後、窒素進入型固溶体の窒化チタン膜21を例えば60
nmの厚さに形成して、下地膜を構成する。上記チタン
膜20は、下層のタングステンからなるプラグ16との
良好なる電気的接続を得るために必要なものであり、上
記窒素進入型固溶体の窒化チタン膜21は銅の拡散バリ
ア層として機能する。なお、上記チタン膜20および上
記窒素進入型固溶体の窒化チタン膜21の成膜条件は、
前記図4によって接続したのと同様である。
【0042】次いで、DCマグネトロンスパッタ法によ
って、上記窒素進入型固溶体の窒化チタン膜21上に、
配線材料層22を例えば500nmの厚さに銅を堆積し
て形成する。
【0043】次いで、例えば酸化シリコンのような配線
材料層22のエッチングマスクとなる材料でマスク(図
示省略)を形成した後、そのマスクを用いてドライエッ
チング技術により上記配線材料層22を加工する。この
ドライエッチングでは、例えばヘリコン波プラズマ源を
搭載したエッチング装置を用い、エッチングガスに塩素
ガスを用いて配線材料層22のエッチングを行った。こ
のエッチングでは、チタン膜20および窒素進入型固溶
体の窒化チタン膜21もエッチング加工される。
【0044】その結果、図7の(2)に示すように、プ
ラグ16にチタン膜20および窒素進入型固溶体の窒化
チタン膜21を介して接続する銅配線23を得る。上記
エッチングでは、PE−SiO2 膜18上の余分なチタ
ン膜20および窒素進入型固溶体の窒化チタン膜21も
除去される。
【0045】上記図7によって説明した製造方法では、
銅配線23の下地に窒素進入型固溶体の窒化チタン膜2
1が形成されることから、半導体プロセスにおける熱処
理による配線の抵抗上昇を最小限に抑え、銅配線23か
らのPE−SiO2 膜13中への銅の拡散が防止され、
しかも銅配線23を形成する配線形成層22との密着性
は、従来の窒化チタン結晶を有する窒化チタン膜よりも
高いものとなる。したがって、銅配線23の剥がれによ
る不良や、銅配線23の信頼性の低下等を防ぐことがで
きる。
【0046】なお、この第3の実施形態においても、銅
の拡散バリア層として上記窒素進入型固溶体の窒化チタ
ン膜21の他に、上記第2の実施形態で説明した高融点
金属材料もしくは高融点金属合金材料を用いて、窒素進
入型固溶体の窒化チタン膜21との積層構造とすること
は可能である。このような積層構造では、バリア性は窒
素進入型固溶体の窒化チタン膜21のみの構成よりもさ
らに向上する。
【0047】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
銅配線の下地に窒素進入型固溶体の窒化チタン膜が形成
されているので、銅配線の抵抗上昇を最小限に抑え、か
つ層間絶縁膜中へ銅が拡散することを防止した上で、従
来の窒化チタン結晶を有する窒化チタン膜よりも良好な
銅の密着性を得ることができる。これにより、銅配線の
剥がれによる不良や、配線の信頼性の低下等を防ぐこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる第1の実施形態の一例を説明す
る概略構成図である。
【図2】窒化チタン膜の説明図である。
【図3】窒化チタン膜のX線回折パターンの説明図であ
る。
【図4】第1の実施形態で説明した銅配線の製造工程図
である。
【図5】本発明に係わる第2の実施形態の一例を説明す
る概略構成図である。
【図6】本発明に係わる第3の実施形態の一例を説明す
る概略構成図である。
【図7】第3の実施形態で説明した銅配線の製造工程図
である。
【図8】従来の銅配線構造の説明図である。
【図9】銅の剥がれの説明図である。
【符号の説明】
21…窒素進入型固溶体の窒化チタン膜、23…銅配線

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置に形成されている銅配線にお
    いて、 前記銅配線が形成される下地層は、チタン層に窒素が進
    入してなる窒素進入型固溶体の窒化チタン膜を有するこ
    とを特徴とする半導体装置の銅配線。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の銅配線にお
    いて、 前記下地層は前記銅配線の底部に形成されていることを
    特徴とする半導体装置の銅配線。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置の銅配線にお
    いて、 前記下地層は前記銅配線の底部および側部に形成されて
    いることを特徴とする半導体装置の銅配線。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体装置の銅配線にお
    いて、 前記下地層は、前記窒素進入型固溶体の窒化チタン膜と
    高融点金属材料膜または高融点金属合金材料膜とで形成
    されていることを特徴とする半導体装置の銅配線。
  5. 【請求項5】 請求項2記載の半導体装置の銅配線にお
    いて、 前記下地層は、前記窒素進入型固溶体の窒化チタン膜と
    高融点金属材料膜または高融点金属合金材料膜とで形成
    されていることを特徴とする半導体装置の銅配線。
  6. 【請求項6】 請求項3記載の半導体装置の銅配線にお
    いて、 前記下地層は、前記窒素進入型固溶体の窒化チタン膜と
    高融点金属材料膜または高融点金属合金材料膜とで形成
    されていることを特徴とする半導体装置の銅配線。
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