JPH11340227A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH11340227A
JPH11340227A JP10143348A JP14334898A JPH11340227A JP H11340227 A JPH11340227 A JP H11340227A JP 10143348 A JP10143348 A JP 10143348A JP 14334898 A JP14334898 A JP 14334898A JP H11340227 A JPH11340227 A JP H11340227A
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copper
layer
wiring
semiconductor device
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a method for manufacturing the device, and also to provide a technique which can improve adhesion between a copper-based wiring and a barrier layer, suppress voids generated in the copper-based wiring, suppress diffusion of copper from the copper-based wiring, and suppress increase in the effective resistance of the copper-based wiring. SOLUTION: A barrier layer covering at least one of upper, lower and side surfaces of a Cu-embedded wiring 16A consists of two laminated barrier films of different materials, e.g. a first barrier film 14 of Si and a second barrier film 15 of Ta. An amorphous layer 18 of Si and Ta as constituent elements is interposed between the first and second films 14 and 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回路配線の材料と
して銅或いは銅合金を用い、また、その配線間をシリコ
ン酸化物を含む材料からなる絶縁層で絶縁した半導体装
置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device in which copper or a copper alloy is used as a material for circuit wiring, and the wiring is insulated by an insulating layer made of a material containing silicon oxide, and a method of manufacturing the same.

【0002】現在、半導体装置の更なる微細化が進展し
つつあり、従って、配線幅も縮小されるので、それに伴
うシート抵抗の増加が懸念されている。それを回避する
一手段として、回路配線の材料に銅或いは銅合金を用い
た半導体装置が実現されている。
[0002] At present, further miniaturization of semiconductor devices is progressing, and accordingly, the width of wiring is also reduced. As a means for avoiding this, a semiconductor device using copper or a copper alloy as a material for circuit wiring has been realized.

【0003】然しながら、銅系材料を用いたことに起因
して、種々な問題が派生しているので、本発明では、こ
の問題を解消する一手段を開示し、実用化に寄与する。
[0003] However, since various problems are derived from the use of the copper-based material, the present invention discloses one means for solving this problem and contributes to practical use.

【0004】[0004]

【従来の技術】半導体装置に於ける回路配線の材料に
は、アルミニウム或いはアルミニウム合金が多用されて
きたが、半導体装置が高集積化されるに伴い、配線ピッ
チの微細化が進み、また、配線幅も0.3〔μm〕以下
とすることが要求されている。
2. Description of the Related Art Aluminum or an aluminum alloy has been widely used as a material for circuit wiring in a semiconductor device. However, as the semiconductor device becomes more highly integrated, the wiring pitch becomes finer and the wiring becomes more difficult. The width is also required to be 0.3 [μm] or less.

【0005】そのようにした場合、当然、シート抵抗が
増加する旨の問題が起こるので、それを解消する為、配
線高さを増大することが行なわれたが、隣接する配線間
の対向面積が増加に起因して配線遅延時間が増大し、回
路応答速度の低下が懸念されるところとなり、また、回
路配線を微細化した場合、配線電流密度が増加し、エレ
クトロマイグレーションに起因する配線寿命の低下も懸
念されている。
In such a case, a problem of naturally increasing the sheet resistance occurs. To solve the problem, the height of the wiring is increased. Due to the increase, the wiring delay time increases, and there is a concern that the circuit response speed may decrease.In addition, when the circuit wiring is miniaturized, the wiring current density increases, and the wiring life decreases due to electromigration. Is also a concern.

【0006】前記諸問題を解消する為、アルミニウム系
配線材料に比較し、電気抵抗率が低く、そして、エレク
トロマイグレーション耐性も高い銅或いは銅合金を配線
材料とすることが試みられ、かなりの成果が得られてい
るところであるが、それに伴い、新たな問題が派生して
いる。
In order to solve the above problems, it has been attempted to use copper or a copper alloy having a lower electric resistivity and a higher electromigration resistance as a wiring material as compared with an aluminum-based wiring material. Although it has been gained, new problems have arisen with it.

【0007】さて、アルミニウム系配線材料を用いた半
導体装置に於いては、配線を保持すると共に配線間を絶
縁する材料としてシリコン酸化物が多用されてきたので
あるが、前記した理由で、銅系配線材料が用いられるよ
うになると種々と問題が起こり、例えば、耐酸化性及び
耐蝕性の面で銅はアルミニウムに劣り、また、酸化物中
を高速で拡散する。
In a semiconductor device using an aluminum-based wiring material, silicon oxide has been frequently used as a material for holding the wiring and insulating between the wirings. Various problems occur when wiring materials are used, for example, copper is inferior to aluminum in terms of oxidation resistance and corrosion resistance, and diffuses at a high speed in oxides.

【0008】従って、耐酸化性が高く、そして、酸化物
中への銅の侵入を抑制するバリヤとなり得る材料、例え
ば、窒化チタン、窒化タングステン、窒化タンタルなど
の窒化物、或いは、タンタルやタングステンなどの被層
で銅系配線の表面を覆うことが必要となる。
Accordingly, a material having high oxidation resistance and capable of acting as a barrier for suppressing intrusion of copper into the oxide, for example, a nitride such as titanium nitride, tungsten nitride or tantalum nitride, or a material such as tantalum or tungsten It is necessary to cover the surface of the copper-based wiring with this layer.

【0009】然しながら、前記のようなバリヤ層は、充
分な厚さがあればバリヤ機能を発揮できるが、薄い場合
には、結晶粒界を介して銅の拡散を促進してしまう作用
がある。
However, the barrier layer as described above can exhibit a barrier function if it has a sufficient thickness, but has an effect of promoting the diffusion of copper through crystal grain boundaries when it is thin.

【0010】そこで、結晶粒界がないアモルファス構造
のバリヤ材料を用い、薄い被層で銅の拡散を抑止しよう
とする試みがなされている(要すれば、「特開平6−3
33927号公報」、を参照)。
Therefore, attempts have been made to suppress the diffusion of copper in a thin layer by using a barrier material having an amorphous structure having no crystal grain boundaries.
No. 33927 ").

【0011】ところで、銅系材料を用いて微細な配線を
形成することは、エッチャントの関係でエッチング法を
適用して形成することが非常に困難であることから、ま
ず、層間絶縁層に溝や孔を形成し、この溝や孔の底や側
壁にバリヤ層を堆積し、その中に銅を堆積して溝や孔を
埋め込み、その後、溝外或いは孔外に堆積された銅を化
学機械研磨(chemical mechanical
polishing:CMP)法で除去することに依
って、配線や導電プラグを形成することが行なわれてい
る(要すれば、「Proceedings of 8th
Int’lIEEE VLSI Multileve
l Interconnect Conferenc
e,p.144,1991」、を参照)。
By the way, since it is very difficult to form a fine wiring using a copper-based material by applying an etching method due to an etchant, first, a groove or a groove is formed in an interlayer insulating layer. A hole is formed, a barrier layer is deposited on the bottom and side walls of the groove or hole, copper is deposited therein to fill the groove or hole, and then the copper deposited outside the groove or outside the hole is chemically mechanically polished. (Chemical mechanical
A wiring or a conductive plug is formed by removing by a polishing (CMP) method (if necessary, “Proceedings of 8th”).
Int'l IEEE VLSI Multilevel
l Interconnect Conferenc
e, p. 144, 1991 ").

【0012】図6は従来の技術を解説する為の工程途中
に在る半導体装置を表す要部切断側面図である。
FIG. 6 is a cutaway side view of a main part showing a semiconductor device in the middle of a process for explaining a conventional technique.

【0013】図6(A)参照 6−(1) 半導体基板(図示せず)を覆う下地絶縁層1上には、エ
ッチング停止層2を介して絶縁層3を形成する。尚、絶
縁層3は、配線を絶縁し且つ支持する役割を果たすもの
である。
6 (A) 6- (1) An insulating layer 3 is formed on a base insulating layer 1 covering a semiconductor substrate (not shown) via an etching stop layer 2. The insulating layer 3 plays a role of insulating and supporting the wiring.

【0014】6−(2) 絶縁層3の配線形成予定部分に溝(或いは孔)3Aを形
成する。
6- (2) A groove (or hole) 3A is formed in a portion of the insulating layer 3 where a wiring is to be formed.

【0015】6−(3) 溝3A内も含めて全面にバリヤ層8を形成する。6- (3) The barrier layer 8 is formed on the entire surface including the inside of the groove 3A.

【0016】図6(B)参照 6−(4) バリヤ層8上に銅或いは銅合金など銅系材料層を形成し
て溝3Aを埋める。
6 (B) 6- (4) A copper-based material layer such as copper or a copper alloy is formed on the barrier layer 8 to fill the groove 3A.

【0017】6−(6) 表面から研削を行なって、絶縁層3が表出された時点で
停止し、銅系材料からなる配線7が完成する。
6- (6) Grinding from the surface is stopped when the insulating layer 3 is exposed, and the wiring 7 made of a copper-based material is completed.

【0018】前記したところから明らかであるが、バリ
ヤ層は、高アスペクトの溝(或いは孔)の中に段差被覆
性が良好な成膜・堆積技術を適用して形成することが要
求される。
As is apparent from the above description, the barrier layer is required to be formed in a groove (or a hole) having a high aspect by applying a film forming / deposition technique having good step coverage.

【0019】銅系配線を被覆するバリヤ膜にタングステ
ンやタンタルなどの窒化物を用いた場合、これ等の化合
物は極めて安定で、銅系配線や周囲の酸化物絶縁層と反
応層を形成することがない為、後の工程で種々な応力を
受けた場合、絶縁層/バリヤ層の界面、或いは、銅系配
線/バリヤ層の界面に於いて剥離し易い旨の問題があ
る。
When a nitride such as tungsten or tantalum is used for the barrier film covering the copper-based wiring, these compounds are extremely stable and form a reaction layer with the copper-based wiring and the surrounding oxide insulating layer. Therefore, when various stresses are applied in a later step, there is a problem that the interface is easily separated at the interface between the insulating layer and the barrier layer or at the interface between the copper-based wiring and the barrier layer.

【0020】また、銅系配線とバリヤ層との密着性が弱
いことから、銅系配線材料層を成膜した後、その粒界を
安定化する為の熱処理を行なった場合、界面を介して原
子が容易に移動し、溝のコーナーや粒界の3重点にボイ
ドが蓄積され易い旨の問題もある。
In addition, since the adhesion between the copper-based wiring and the barrier layer is weak, if a heat treatment for stabilizing the grain boundaries is performed after the copper-based wiring material layer is formed, the copper-based wiring material layer may be interposed through the interface. There is also a problem that atoms easily move, and voids easily accumulate at the corners of the groove or at the triple point of the grain boundary.

【0021】更に、酸化物絶縁層及び銅系配線材料の何
れにも強い密着性をもつように、チタン或いはチタン窒
化物を用いた場合、チタンが極めて安定な酸化物を形成
し、酸化物絶縁層と強い密着性を維持できるのである
が、その柱状の多結晶粒界にも酸素が多量に存在し、そ
の酸素との反応を介して、銅がバリヤ層を拡散して酸化
物絶縁層内に抜け易い旨の問題がある。
Further, when titanium or titanium nitride is used so as to have strong adhesion to both the oxide insulating layer and the copper-based wiring material, titanium forms an extremely stable oxide, Although strong adhesion with the layer can be maintained, a large amount of oxygen is also present at the columnar polycrystalline grain boundaries, and copper reacts with the oxygen to diffuse through the barrier layer and cause the oxide in the oxide insulating layer. There is a problem that it is easy to slip out.

【0022】更にまた、チタン、シリコン、窒素の3元
合金、タンタル、シリコン、窒素の3元合金、タングス
テン、シリコン、窒素の3元合金などを用いると、特定
の組成域でアモルファス構造になることが知られてい
て、これをバリヤ層材料として用いた場合には、拡散バ
リヤとしては有効に作用するが、比抵抗率が高い為、
配線の実効抵抗を上昇させてしまうこと、アモルファ
ス構造を安定に維持する為には、組成の制御が必要であ
ること、アスペクトが大きい溝や孔内に極薄膜を高い
段差被覆性をもって均一に成膜する必要があること、な
どの技術的問題がある。
Further, when a ternary alloy of titanium, silicon, and nitrogen, a ternary alloy of tantalum, silicon, and nitrogen, and a ternary alloy of tungsten, silicon, and nitrogen are used, an amorphous structure can be formed in a specific composition range. When this is used as a barrier layer material, it works effectively as a diffusion barrier, but has a high specific resistivity,
It is necessary to control the composition in order to increase the effective resistance of the wiring, to maintain the amorphous structure stably, and to form an extremely thin film uniformly in a groove or hole with a large aspect with high step coverage. There are technical problems such as the need to film.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】銅系配線とバリヤ層と
の密着性を向上させ、銅系配線に発生するボイドを抑制
し、銅系配線からの銅の拡散を抑制し、銅系配線に於け
る実効抵抗の上昇を抑制する技術を提供しようとする。
SUMMARY OF THE INVENTION The adhesion between the copper-based wiring and the barrier layer is improved, the voids generated in the copper-based wiring are suppressed, and the diffusion of copper from the copper-based wiring is suppressed. To provide a technique for suppressing an increase in effective resistance in the semiconductor device.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明では、配線の上下
面及び側面の少なくとも一面を覆うバリヤ層を二種類の
材料層の積層体で構成し、且つ、その二種類の材料層の
間には、同じ二種類の材料からなるアモルファス層を介
在させることが基本になっている。
According to the present invention, a barrier layer for covering at least one of the upper and lower surfaces and side surfaces of a wiring is constituted by a laminate of two types of material layers, and between the two types of material layers. Is based on interposing an amorphous layer made of the same two kinds of materials.

【0025】図1は本発明の原理を解説する為の工程途
中に在る半導体装置を表す要部切断側面図である。
FIG. 1 is a sectional side view showing a semiconductor device in the middle of a process for explaining the principle of the present invention.

【0026】図1(A)参照 1−(1) 半導体基板(図示せず)を覆う下地絶縁層1上には、エ
ッチング停止層2を介して絶縁層3を形成する。尚、絶
縁層3は、配線を絶縁し且つ支持する役割を果たすもの
である。
1 (A) 1- (1) An insulating layer 3 is formed on a base insulating layer 1 covering a semiconductor substrate (not shown) with an etching stop layer 2 interposed therebetween. The insulating layer 3 plays a role of insulating and supporting the wiring.

【0027】1−(2) 絶縁層3の配線形成予定部分に溝(或いは孔)3Aを形
成する。
1- (2) A groove (or hole) 3A is formed in a portion of the insulating layer 3 where a wiring is to be formed.

【0028】1−(3) 溝3A内も含めて第1のバリヤ層4及び第2のバリヤ層
5からなる積層体を形成する。
1- (3) A laminate comprising the first barrier layer 4 and the second barrier layer 5 including the inside of the groove 3A is formed.

【0029】図1(B)参照 1−(4) 例えば、熱処理を行なって、第2のバリヤ層5と第1の
バリヤ層4との間に第2のバリヤ層5を構成する材料と
第1のバリヤ層4を構成する材料からなるアモルファス
層6を形成する。
Referring to FIG. 1B, 1- (4) For example, a material forming the second barrier layer 5 between the second barrier layer 5 and the first barrier layer 4 by performing a heat treatment, An amorphous layer 6 made of a material constituting one barrier layer 4 is formed.

【0030】1−(5) 第2のバリヤ層5上に銅或いは銅合金など銅系材料層を
形成して溝3Aを埋める。
1- (5) A copper-based material layer such as copper or a copper alloy is formed on the second barrier layer 5 to fill the groove 3A.

【0031】1−(6) 表面から研削を行なって、絶縁層3が表出された時点で
停止し、銅系材料からなる配線7が完成する。
1- (6) Grinding from the surface is stopped when the insulating layer 3 is exposed, and the wiring 7 made of a copper-based material is completed.

【0032】前記のようにして形成された配線構造で
は、銅の拡散に対するバリヤ機能が充分に大きく、ま
た、配線7と絶縁層3との密着性は大変良好であり、ま
た、エレクトロマイグレーション耐性も高い。
In the wiring structure formed as described above, the barrier function against the diffusion of copper is sufficiently large, the adhesion between the wiring 7 and the insulating layer 3 is very good, and the electromigration resistance is also high. high.

【0033】この配線構造に於いて、絶縁層3に対する
銅の拡散は、第2のバリヤ層5と第1のバリヤ層4との
界面に在るアモルファス層6に依って抑止される。
In this wiring structure, the diffusion of copper into the insulating layer 3 is suppressed by the amorphous layer 6 at the interface between the second barrier layer 5 and the first barrier layer 4.

【0034】一般に、バリヤ層として多結晶粒層を用い
た場合、銅の拡散は粒界に沿って進行することが知られ
ているが、仮に第2のバリヤ層5及び第1のバリヤ層4
とが多結晶粒で構成されたとしても、第2のバリヤ層5
及び第1のバリヤ層4の相互拡散に依って生成されたア
モルファス層6に依って銅の拡散が抑止される。
In general, when a polycrystalline layer is used as a barrier layer, it is known that the diffusion of copper proceeds along the grain boundary. However, if the second barrier layer 5 and the first barrier layer 4
Is composed of polycrystalline grains, the second barrier layer 5
Further, the diffusion of copper is suppressed by the amorphous layer 6 generated by the interdiffusion of the first barrier layer 4.

【0035】アモルファス層6は、結晶性のバリヤ層で
ある第2のバリヤ層5及び第1のバリヤ層4の間の相互
拡散速度が大きく相違する場合に生成されることが知ら
れていて、その厚さは熱処理の温度及び時間に依って制
御することが可能であり、従って、配線7を形成する溝
3A内で第1のバリヤ層4及び第2のバリヤ層5が接し
ていれば、ほぼ均一な厚さのアモルファス層6を生成さ
せることができる。
It is known that the amorphous layer 6 is generated when the interdiffusion speed between the second barrier layer 5 and the first barrier layer 4 which are crystalline barrier layers is largely different from each other. The thickness can be controlled depending on the temperature and time of the heat treatment. Therefore, if the first barrier layer 4 and the second barrier layer 5 are in contact with each other in the groove 3A forming the wiring 7, An amorphous layer 6 having a substantially uniform thickness can be generated.

【0036】また、第1のバリヤ層4の材料として、酸
化物からなる絶縁層3に比較して大きな酸化物生成エネ
ルギをもつ金属を用いることで、界面近傍の絶縁層3を
還元して第1のバリヤ層4の材料の酸化物を生成させ、
絶縁層3と第1のバリヤ層4との間に強固な密着力を発
生させることができる。
In addition, as the material of the first barrier layer 4, a metal having a higher oxide generation energy than that of the insulating layer 3 made of oxide is used. Generating an oxide of the material of the first barrier layer 4;
Strong adhesion can be generated between the insulating layer 3 and the first barrier layer 4.

【0037】更に、第2のバリヤ層5の材料として、銅
と合金或いは固溶体を生成しない金属を用いることで、
第2のバリヤ層5に起因する配線7の抵抗上昇を抑止す
ることができ、そして、第2のバリヤ層5の構成元素が
銅と合金を生成し、且つ、その生成エネルギが第1のバ
リヤ層4と第2のバリヤ層5との間に生成される合金の
生成エネルギに比較して小さくすることで、配線7の抵
抗上昇を抑制しつつ、配線7とバリヤ層5との良好な密
着性を実現することができる。
Furthermore, by using a metal that does not form an alloy or a solid solution with copper as a material of the second barrier layer 5,
The resistance increase of the wiring 7 caused by the second barrier layer 5 can be suppressed, and the constituent elements of the second barrier layer 5 form an alloy with copper, and the generated energy is reduced by the first barrier. By making the energy of the alloy generated between the layer 4 and the second barrier layer 5 smaller than that of the alloy, good adhesion between the wiring 7 and the barrier layer 5 can be suppressed while suppressing an increase in the resistance of the wiring 7. Nature can be realized.

【0038】前記したところから、本発明に依る半導体
装置及びその製造方法に於いては、 (1)銅又は銅合金からなる配線(例えばCu埋め込み
配線16A)の上下面及び側面の少なくとも一面を覆う
バリヤ層がそれぞれ異なる材料からなる第1のバリヤ層
(例えばSiからなる第1のバリヤ層14)及び第2の
バリヤ層(例えばTaからなる第2のバリヤ層15)の
積層体で構成され、且つ、その第1のバリヤ層と第2の
バリヤ層との間にそれぞれの材料の構成元素からなるア
モルファス層(例えばSi−Taアモルファス層18)
が介在することを特徴とするか、或いは、
As described above, in the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, (1) at least one of the upper and lower surfaces and side surfaces of a wiring made of copper or a copper alloy (for example, a buried Cu wiring 16A) is covered. The barrier layer is formed of a laminate of a first barrier layer (for example, a first barrier layer 14 made of Si) and a second barrier layer (for example, a second barrier layer 15 made of Ta) made of different materials; In addition, an amorphous layer (for example, a Si-Ta amorphous layer 18) made of a constituent element of each material is provided between the first barrier layer and the second barrier layer.
Is characterized by intervening, or

【0039】(2)前記(1)に於いて、バリヤ層で覆
われた銅又は銅合金からなる配線はSi酸化物を含む層
間絶縁層(例えばSiO2 からなる層間絶縁層13)で
絶縁されたものであることを特徴とするか、又は、
(2) In the above (1), the wiring made of copper or copper alloy covered with the barrier layer is insulated by the interlayer insulating layer containing Si oxide (for example, the interlayer insulating layer 13 made of SiO 2 ). Or that it is

【0040】(3)前記(1)或いは(2)に於いて、
第1のバリヤ層及び第2のバリヤ層のそれぞれ異なる材
料の構成元素が相互に拡散する速度を異にするものであ
ることを特徴とするか、又は、
(3) In the above (1) or (2),
The constituent elements of the different materials of the first barrier layer and the second barrier layer are different from each other in diffusion speed, or

【0041】(4)前記(1)乃至(3)の何れか1に
於いて、層間絶縁層と接する第1のバリヤ層を構成する
材料の酸化物生成エネルギは層間絶縁膜がもつ酸化物生
成エネルギと等しいか或いは大きいことを特徴とする
か、又は、
(4) In any one of the above (1) to (3), the oxide forming energy of the material forming the first barrier layer in contact with the interlayer insulating layer is the oxide forming energy of the interlayer insulating film. Characterized by being equal to or greater than the energy, or

【0042】(5)前記(1)乃至(4)の何れか1に
於いて、層間絶縁層と接する第1のバリヤ層がSi、T
i、Zr、Hfの元素のうち少なくとも1種類の元素を
含むことを特徴とするか、又は、
(5) In any one of the above (1) to (4), the first barrier layer in contact with the interlayer insulating layer may be made of Si, T
characterized by containing at least one element of the elements i, Zr and Hf, or

【0043】(6)前記(1)乃至(5)の何れか1に
於いて、銅又は銅合金からなる配線と接する第2のバリ
ヤ層の構成元素は銅と合金或いは固溶体を生成しないも
のであることを特徴とするか、又は、
(6) In any one of the above (1) to (5), the constituent element of the second barrier layer in contact with the wiring made of copper or copper alloy does not form an alloy or a solid solution with copper. Characterized by the presence of, or

【0044】(7)前記(1)乃至(6)の何れか1に
於いて、銅又は銅合金からなる配線と接する第2のバリ
ヤ層がTa、Ru、W、Osの元素のうち少なくとも1
種類の元素を含むことを特徴とするか、又は、
(7) In any one of the above (1) to (6), the second barrier layer in contact with the wiring made of copper or a copper alloy is made of at least one of the elements Ta, Ru, W and Os.
Characterized in that it contains different types of elements, or

【0045】(8)前記(1)乃至(5)の何れか1に
於いて、銅又は銅合金からなる配線と接する第2のバリ
ヤ層の構成元素が銅と合金を生成し、且つ、その生成エ
ネルギは第1のバリヤ層と第2のバリヤ層との間に生成
される合金の生成エネルギに比較して小さいことを特徴
とするか、又は、
(8) In any one of the above (1) to (5), the constituent element of the second barrier layer in contact with the wiring made of copper or copper alloy forms an alloy with copper, and Characterized in that the generated energy is small compared to the generated energy of the alloy generated between the first barrier layer and the second barrier layer, or

【0046】(9)前記(8)に於いて、銅又は銅合金
からなる配線と接する第2のバリヤ層がTi、Y、Z
r、Al、Siの元素のうち少なくとも1種類の元素を
含むことを特徴とするか、又は、
(9) In the above (8), the second barrier layer in contact with the wiring made of copper or copper alloy is made of Ti, Y, Z
characterized in that it contains at least one element among the elements of r, Al and Si, or

【0047】(10)絶縁層(例えばSiO2 からなる
層間絶縁膜13)上に銅又は銅合金からなる配線(例え
ばCu埋め込み配線16A)の上下面及び側面の少なく
とも一面を覆う為の第1のバリヤ層(例えばSiからな
る第1のバリヤ層14)及び第1のバリヤ層とは異なる
材料からなる第2のバリヤ層(例えばTaからなる第2
のバリヤ層15)を順に積層する工程と、熱処理を行な
って第1のバリヤ層と第2のバリヤ層との界面に第1の
バリヤ層の構成元素と第2のバリヤ層の構成元素からな
るアモルファス層(例えばSi−Taアモルファス層1
8)を生成させる工程とが含まれてなることを特徴とす
るか、又は、
(10) A first layer for covering at least one of the upper and lower surfaces and side surfaces of a wiring made of copper or a copper alloy (for example, a Cu embedded wiring 16A) on an insulating layer (for example, an interlayer insulating film 13 made of SiO 2 ). A barrier layer (for example, the first barrier layer 14 made of Si) and a second barrier layer made of a material different from the first barrier layer (for example, the second barrier layer 14 made of Ta)
And a heat treatment is performed to form an interface between the first barrier layer and the second barrier layer, and the first barrier layer and the second barrier layer are composed of the constituent elements of the first and second barrier layers. Amorphous layer (for example, Si-Ta amorphous layer 1)
And 8) generating a).

【0048】(11)前記(10)に於いて、第1のバ
リヤ層と第2のバリヤ層との界面に第1のバリヤ層の構
成元素と第2のバリヤ層の構成元素からなるアモルファ
ス層を生成させる熱処理を行なった後に第2のバリヤ層
上に銅又は銅合金からなる配線を形成する工程が含まれ
てなることを特徴とするか、又は、
(11) In the above (10), an amorphous layer composed of a constituent element of the first barrier layer and a constituent element of the second barrier layer is provided at an interface between the first barrier layer and the second barrier layer. Or forming a wiring made of copper or a copper alloy on the second barrier layer after performing a heat treatment to generate

【0049】(12)絶縁層上に銅又は銅合金からなる
配線の上下面及び側面の少なくとも一面を覆う為の第1
のバリヤ層及び第1のバリヤ層とは異なる材料からなる
第2のバリヤ層を順に積層する工程と、第2のバリヤ層
上に銅又は銅合金からなる配線を形成した後に熱処理を
行なって第1のバリヤ層と第2のバリヤ層との界面に第
1のバリヤ層の構成元素と第2のバリヤ層の構成元素か
らなるアモルファス層を生成させる工程とが含まれてな
ることを特徴とするか、又は、
(12) A first for covering at least one of the upper and lower surfaces and side surfaces of the wiring made of copper or copper alloy on the insulating layer.
A step of sequentially laminating a second barrier layer made of a material different from that of the first barrier layer and a second barrier layer made of a material different from that of the first barrier layer, and forming a wiring made of copper or a copper alloy on the second barrier layer and then performing a heat treatment. Forming an amorphous layer composed of a constituent element of the first barrier layer and a constituent element of the second barrier layer at an interface between the first barrier layer and the second barrier layer. Or

【0050】(13)前記(10)乃至(12)の何れ
か1に於いて、第1のバリヤ層と第2のバリヤ層との界
面に第1のバリヤ層の構成元素と第2のバリヤ層の構成
元素からなるアモルファス層を生成させる熱処理の温度
が第1のバリヤ層と第2のバリヤ層とが反応して安定な
合金を生成する温度に比較して低いことを特徴とする。
(13) In any one of the above (10) to (12), the constituent elements of the first barrier layer and the second barrier may be provided at the interface between the first barrier layer and the second barrier layer. It is characterized in that the temperature of the heat treatment for forming the amorphous layer composed of the constituent elements of the layer is lower than the temperature at which the first barrier layer and the second barrier layer react to form a stable alloy.

【0051】前記手段を採った配線構造に依れば、銅系
配線とバリヤ層を介した絶縁層との密着性は極めて良好
であり、また、銅系配線に於ける粒界を安定化させる為
の熱処理を行なってもボイドの発生はなく、更に、銅系
配線からの銅の拡散はバリヤ層に於けるアモルファス層
の存在に依って良好に抑制され、しかも、バリヤ層の存
在に起因して銅系配線に於ける実効抵抗が上昇するよう
な問題も発生せず、エレクトロマイグレーション耐性も
充分に高い。
According to the wiring structure employing the above means, the adhesion between the copper-based wiring and the insulating layer via the barrier layer is extremely good, and the grain boundary in the copper-based wiring is stabilized. No voids are generated even if the heat treatment is performed, and the diffusion of copper from the copper-based wiring is favorably suppressed by the presence of the amorphous layer in the barrier layer. Thus, there is no problem that the effective resistance of the copper-based wiring increases, and the electromigration resistance is sufficiently high.

【0052】[0052]

【発明の実施の形態】図2乃至図5は本発明に於ける一
実施の形態を説明する為の工程要所に於ける半導体装置
を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照
しつつ説明する。
2 to 5 are cutaway side views of a main part of a semiconductor device in a process step for explaining an embodiment of the present invention. This will be described with reference to the drawings.

【0053】図2(A)参照 2−(1) Si半導体基板(図示せず)上に例えば化学気相堆積
(chemicalvapor depositio
n:CVD)法などを適用して形成された厚さが例えば
1〔μm〕のSiO2 からる絶縁層11に対し、例えば
CVD法を適用することに依り、厚さが50〔nm〕の
SiNからなるエッチング停止層12、厚さが600
〔nm〕のSiO2 からなる層間絶縁層13を形成す
る。
2 (A) 2- (1) For example, chemical vapor deposition (Si) on a Si semiconductor substrate (not shown).
n: CVD) is applied to the insulating layer 11 made of SiO 2 having a thickness of, for example, 1 [μm], for example, by applying the CVD method to a thickness of 50 [nm]. Etch stop layer 12 of SiN, thickness 600
An interlayer insulating layer 13 of [nm] SiO 2 is formed.

【0054】尚、層間絶縁層13としては、SiO2
他にFSG(fluorine doped sili
cate grass)、HSQ(hydrogen
silsesquioxane)、FSQ(fluor
o silsesquioxane)のどの低誘電率の
無機絶縁物を用いても良い。
The interlayer insulating layer 13 is made of FSG (fluorine doped silicon) in addition to SiO 2.
cat glass, HSQ (hydrogen)
silsesquioxane), FSQ (fluor
o silsesquioxane) may be used.

【0055】図2(B)参照 2−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、並び
に、プラズマ・エッチング法を適用することに依り、S
iO2 からなる層間絶縁膜13に於ける配線形成予定部
分のエッチングを行なって開口幅Wが0.3〔μm〕の
溝(或いは孔)13Aを形成する。
FIG. 2 (B) 2- (2) The resist process in the lithography technique and the application of the plasma etching method make
Etching is performed on a portion of the interlayer insulating film 13 made of iO 2 where a wiring is to be formed, thereby forming a groove (or hole) 13A having an opening width W of 0.3 μm.

【0056】このプラズマ・エッチングを行なった際の
主要なデータを例示すると次の通りである。 使用装置:誘導結合性プラズマ・エッチング装置 プラズマ周波数:13.56〔MHz〕 パワー:1.2〔kW〕 真空度:10〔mTorr〕 エッチング・ガス:C4 8 及びH2 の混合ガス ガス総流量:40〔sccm〕
The main data when performing this plasma etching is as follows. Applicable equipment: Inductively coupled plasma etching equipment Plasma frequency: 13.56 [MHz] Power: 1.2 [kW] Degree of vacuum: 10 [mTorr] Etching gas: mixed gas of C 4 F 8 and H 2 Total gas Flow rate: 40 [sccm]

【0057】図3(A)参照 3−(1) プラズマCVD法を適用することに依り、溝13A内も
含めて全面に厚さが20〔nm〕の多結晶Siからなる
第1のバリヤ層14を形成する。尚、第1のバリヤ層1
4は、アモルファスSi層であっても良い。
3 (A) 3- (1) First barrier layer made of polycrystalline Si having a thickness of 20 [nm] over the entire surface including the inside of groove 13A by applying the plasma CVD method. 14 is formed. In addition, the first barrier layer 1
4 may be an amorphous Si layer.

【0058】このプラズマCVDを行なった際の主要な
データを例示すると次の通りである。 基板温度:350〔℃〕 ソース・ガス:モノシラン(SiH4 ) 流量:1〔ccm〕 圧力:100〔mTorr〕 高周波パワー:30〔W〕 成膜速度:5〔nm〕/20〔分〕
The main data obtained when performing the plasma CVD is as follows. Substrate temperature: 350 [° C] Source gas: monosilane (SiH 4 ) Flow rate: 1 [ccm] Pressure: 100 [mTorr] High frequency power: 30 [W] Deposition rate: 5 [nm] / 20 [min]

【0059】図3(B)参照 3−(2) イオン化メタル・プラズマ(ionized meta
l plasma:IMP)法を適用することに依り、
第1のバリヤ層14上の全面に厚さが40〔nm〕で比
抵抗が150〔μΩcm〕のTaからなる第2のバリヤ
層15を形成する。
See FIG. 3B. 3- (2) Ionized metal plasma
By applying the lplasma (IMP) method,
A second barrier layer 15 made of Ta having a thickness of 40 [nm] and a specific resistance of 150 [μΩcm] is formed on the entire surface of the first barrier layer 14.

【0060】このイオン化メタル・プラズマを行なった
際の主要なデータを例示すると次の通りである。 使用装置:DCマグネトロン・スパッタリング装置 高周波パワー:6〔kW〕〜8〔kW〕 基板温度:300〔℃〕
The main data when performing this ionized metal plasma is as follows. Equipment used: DC magnetron sputtering equipment High frequency power: 6 [kW] to 8 [kW] Substrate temperature: 300 [° C]

【0061】前記イオン化メタル・プラズマ法を実施す
ると、幅Wが約0.3〔μm〕、深さが0.6〔μm〕
の溝13A内、正確には、幅Wが第1のバリヤ層14の
厚さを引いた0.3〔μm〕−20×2〔nm〕、深さ
が第1のバリヤ層14の厚さを引いた0.6〔μm〕−
20〔nm〕である溝13A内に均一に厚さ40〔n
m〕のTaからなる第2のバリヤ層15を形成すること
ができる。
When the ionized metal plasma method is performed, the width W is about 0.3 μm and the depth is 0.6 μm.
In the groove 13A, the width W is exactly 0.3 [μm] −20 × 2 [nm] obtained by subtracting the thickness of the first barrier layer 14, and the depth is the thickness of the first barrier layer 14. 0.6 [μm] minus
A thickness of 40 [n] is uniformly formed in the groove 13A of 20 [nm].
m], the second barrier layer 15 made of Ta can be formed.

【0062】尚、更にアスペクトが大きい溝や孔の中に
第2のバリヤ層15を形成するにはCVD法を用いた方
が良い。
In order to form the second barrier layer 15 in a groove or a hole having a larger aspect, it is better to use the CVD method.

【0063】図4(A)参照 4−(1) 原料をCu(hfac)VTMS、下地温度を200
〔℃〕としてCVD法を適用することに依り、第2のバ
リヤ層15上に厚さ50〔nm〕のCuからなる埋め込
み層16を形成する。尚、この埋め込み層16は、次に
電解鍍金法でCuの埋め込み層16を厚く形成する為の
種となる層である。尚、ここで、Cu(hfac)VT
MSは、「Copper from exaluo
rocetylcetonato opper
(1) inylriethylilan
e」、である。
Referring to FIG. 4A, 4- (1) the raw material is Cu (hfac) VTMS, and the base temperature is 200.
By applying a CVD method at [° C.], a buried layer 16 made of Cu and having a thickness of 50 [nm] is formed on the second barrier layer 15. The buried layer 16 is a seed layer for forming the Cu buried layer 16 thick by electrolytic plating. Here, Cu (hfac) VT
MS is, "Copper from H exa f luo
ro a cetyl a cetonato C opper
(1) V inyl t ri m ethyl s ilan
e ".

【0064】4−(2) 電解鍍金法を適用することに依り、平坦な表面で厚さが
1.5〔μm〕となるようにCuの埋め込み層16を厚
く形成することで、溝13Aは完全に埋まると共に全面
に亙って略平坦となる。
4- (2) By applying the electrolytic plating method, the buried layer 16 of Cu is formed so as to have a thickness of 1.5 μm on a flat surface, so that the groove 13A is formed. It is completely buried and almost flat over the entire surface.

【0065】この電解鍍金を行なった際に用いた鍍金液
に関する主要なデータを例示すると次の通りである。 硫酸Cu:76〔g/l〕 硫酸:180〔g/l〕 塩素イオン:50〔mg/l〕 添加材:5〔ml/l〕
The main data relating to the plating solution used in performing the electrolytic plating is as follows. Sulfuric acid Cu: 76 g / l Sulfuric acid: 180 g / l Chloride ion: 50 mg / l Additive: 5 ml / l

【0066】図4(B)参照 4−(3) CMP法を適用することに依り、Cu埋め込み層16の
表面から研磨を行なって、溝13Aの外側に絶縁層13
が表出された時点で研磨を停止する。
4 (B) 4- (3) By applying the CMP method, the surface of the Cu buried layer 16 is polished to form an insulating layer 13 outside the groove 13A.
Stop polishing when appears.

【0067】この研磨には、ロデール社製の標準のスラ
リー及びパッドを用い、研磨圧力は50PSI、また、
研磨速度は500〔nm/分〕とした。
For this polishing, a standard slurry and pad manufactured by Rodale were used, and the polishing pressure was 50 PSI.
The polishing rate was 500 [nm / min].

【0068】これに依って、Cu埋め込み層16、第2
のバリヤ層15、第1のバリヤ層14は溝13A内に在
るもの以外は除去され、ここにCu埋め込み配線16A
が形成される。
As a result, the Cu buried layer 16 and the second
The barrier layer 15 and the first barrier layer 14 are removed except for those existing in the groove 13A.
Is formed.

【0069】図5参照 5−(1) プラズマCVD法を適用することに依り、全面に厚さが
50〔nm〕であるSiNからなるカバー膜17を形成
する。
Referring to FIG. 5, 5- (1) A cover film 17 made of SiN having a thickness of 50 [nm] is formed on the entire surface by applying the plasma CVD method.

【0070】5−(2) 水素+窒素の雰囲気中に於いて、温度を400〔℃〕〜
450〔℃〕とし、時間30〔分〕間の最終熱処理を行
なう。
5- (2) In an atmosphere of hydrogen + nitrogen, the temperature is set to 400 ° C.
The final heat treatment is performed at 450 ° C. for 30 minutes.

【0071】この熱処理は、温度がSiとTaとの固相
反応温度の下限よりも十分に低い為、第1のバリヤ層1
4と第2のバリヤ層15との界面には、Si−Taアモ
ルファス層18が生成され、その厚さは、前記熱処理条
件の下で6〔nm〕であった。
In this heat treatment, the temperature is sufficiently lower than the lower limit of the solid phase reaction temperature between Si and Ta, so that the first barrier layer 1
At the interface between 4 and the second barrier layer 15, an Si-Ta amorphous layer 18 was generated, and its thickness was 6 [nm] under the heat treatment conditions.

【0072】本発明では、前記実施の形態に限られず、
特許請求の範囲に記載された要件を逸脱することなく、
他に多くの改変を実現することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment,
Without departing from the requirements stated in the claims,
Many other modifications can be implemented.

【0073】例えば、溝13Aを埋めるCuの埋め込み
層16を厚く形成する技法として電解鍍金法を適用した
が、この他に、ロング・スロー・スパッタリング法を適
用することに依り、Cu層を厚さ1〔μm〕程度に形成
し、これを水素雰囲気中で熱処理することに依り、Cu
を溝13A内にリフローさせて埋め込むことも可能であ
り、第1のバリヤ層14と第2バリヤ層15がSiとT
aの組み合わせである場合、リフロー時の温度が500
〔℃〕以下であれば、配線構造の特性に何らの悪影響も
及ぼさない。
For example, electrolytic plating is applied as a technique for forming a thick buried layer 16 of Cu to fill the groove 13A. In addition to this, the Cu layer is made thicker by applying long throw sputtering. About 1 [μm] and heat-treated in a hydrogen atmosphere to obtain Cu
Can be reflowed and embedded in the groove 13A, and the first barrier layer 14 and the second barrier layer 15
a, the temperature at the time of reflow is 500
Below [° C.], there is no adverse effect on the characteristics of the wiring structure.

【0074】また、アモルファス層18を生成させる為
の熱処理は、前記実施の形態では、最終熱処理工程とし
て実施したが、これは、例えば、工程3−(2)として
説明した第2のバリヤ層15の形成直後、工程4−
(2)として説明したCu埋め込み層16を厚く形成し
た直後、工程4−(3)でCu埋め込み層16を研磨し
てCu埋め込み配線16Aを形成した直後など、何れの
時点で行なっても良い。
In the above embodiment, the heat treatment for forming the amorphous layer 18 is performed as the final heat treatment step. However, the heat treatment is performed, for example, in the second barrier layer 15 described in the step 3- (2). Immediately after the formation of
This may be performed at any time, such as immediately after the Cu buried layer 16 described in (2) is formed thick, or immediately after the Cu buried layer 16 is polished in Step 4- (3) to form the Cu buried wiring 16A.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明に依る半導体装置及びその製造方
法に於いては、銅又は銅合金からなる配線の上下面及び
側面の少なくとも一面を覆うバリヤ層がそれぞれ異なる
材料からなる第1のバリヤ層及び第2のバリヤ層の積層
体で構成され、且つ、その第1のバリヤ層と第2のバリ
ヤ層との間にそれぞれの材料の構成元素からなるアモル
ファス層が介在する。
In the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the first barrier layer is made of a different material, wherein the barrier layers covering at least one of the upper and lower surfaces and the side surfaces of the wiring made of copper or copper alloy are different from each other. And an amorphous layer made of a constituent element of each material is interposed between the first barrier layer and the second barrier layer.

【0076】前記構成を採ることに依り、銅系配線とバ
リヤ層を介した絶縁層との密着性は極めて良好であり、
また、銅系配線に於ける粒界を安定化させる為の熱処理
を行なってもボイドの発生はなく、更に、銅系配線から
の銅の拡散はバリヤ層に於けるアモルファス層の存在に
依って良好に抑制され、しかも、バリヤ層の存在に起因
して銅系配線に於ける実効抵抗が上昇するような問題も
発生せず、エレクトロマイグレーション耐性も充分に高
い。
By adopting the above configuration, the adhesion between the copper-based wiring and the insulating layer via the barrier layer is extremely good.
Also, even if heat treatment for stabilizing the grain boundaries in the copper-based wiring is performed, no voids are generated, and the diffusion of copper from the copper-based wiring depends on the presence of the amorphous layer in the barrier layer. It is well suppressed, and there is no problem that the effective resistance of the copper-based wiring increases due to the presence of the barrier layer, and the electromigration resistance is sufficiently high.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理を解説する為の工程途中に在る半
導体装置を表す要部切断側面図である。
FIG. 1 is a fragmentary side view showing a semiconductor device in the middle of a process for explaining the principle of the present invention.

【図2】本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工
程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。
FIG. 2 is a fragmentary side view showing a semiconductor device at a key step in the process for describing one embodiment of the present invention.

【図3】本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工
程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。
FIG. 3 is a fragmentary sectional side view showing a semiconductor device in a process key point for describing an embodiment of the present invention;

【図4】本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工
程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。
FIG. 4 is a fragmentary sectional side view showing a semiconductor device at a key point in a process for describing one embodiment of the present invention;

【図5】本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工
程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。
FIG. 5 is a fragmentary sectional side view showing a semiconductor device in a process key point for describing one embodiment of the present invention.

【図6】従来の技術を解説する為の工程途中に在る半導
体装置を表す要部切断側面図である。
FIG. 6 is a fragmentary side view showing a semiconductor device in the middle of a process for explaining a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 絶縁層 12 エッチング停止層 13 層間絶縁層 13A 溝(或いは孔) 14 第1のバリヤ層 15 第2のバリヤ層 16 Cuの埋め込み層 16A Cu埋め込み配線 17 カバー膜 18 アモルファス層 Reference Signs List 11 insulating layer 12 etching stop layer 13 interlayer insulating layer 13A groove (or hole) 14 first barrier layer 15 second barrier layer 16 Cu buried layer 16A Cu buried wiring 17 cover film 18 amorphous layer

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】銅又は銅合金からなる配線の上下面及び側
面の少なくとも一面を覆うバリヤ層がそれぞれ異なる材
料からなる第1のバリヤ層及び第2のバリヤ層の積層体
で構成され、且つ、その第1のバリヤ層と第2のバリヤ
層との間にそれぞれの材料の構成元素からなるアモルフ
ァス層が介在することを特徴とする半導体装置。
A barrier layer covering at least one of upper and lower surfaces and side surfaces of a wiring made of copper or a copper alloy is formed of a laminate of a first barrier layer and a second barrier layer made of different materials, respectively. A semiconductor device, wherein an amorphous layer made of a constituent element of each material is interposed between the first barrier layer and the second barrier layer.
【請求項2】バリヤ層で覆われた銅又は銅合金からなる
配線はSi酸化物を含む層間絶縁層で絶縁されたもので
あることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring made of copper or copper alloy covered with the barrier layer is insulated by an interlayer insulating layer containing Si oxide.
【請求項3】第1のバリヤ層及び第2のバリヤ層のそれ
ぞれ異なる材料の構成元素が相互に拡散する速度を異に
するものであることを特徴とする請求項1或いは2記載
の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein constituent elements of different materials of the first barrier layer and the second barrier layer are different from each other in diffusion speed. .
【請求項4】層間絶縁層と接する第1のバリヤ層を構成
する材料の酸化物生成エネルギは層間絶縁膜がもつ酸化
物生成エネルギと等しいか或いは大きいことを特徴とす
る請求項1乃至3の何れか1記載の半導体装置。
4. The method according to claim 1, wherein the oxide forming energy of the material forming the first barrier layer in contact with the interlayer insulating layer is equal to or larger than the oxide forming energy of the interlayer insulating film. 2. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項5】層間絶縁層と接する第1のバリヤ層がS
i、Ti、Zr、Hfの元素のうち少なくとも1種類の
元素を含むことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1
記載の半導体装置。
5. The method according to claim 1, wherein the first barrier layer in contact with the interlayer insulating layer is made of S
5. The method according to claim 1, wherein at least one of the elements i, Ti, Zr, and Hf is included.
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項6】銅又は銅合金からなる配線と接する第2の
バリヤ層の構成元素は銅と合金或いは固溶体を生成しな
いものであることを特徴とする請求項1乃至5の何れか
1記載の半導体装置。
6. The element according to claim 1, wherein the constituent element of the second barrier layer in contact with the wiring made of copper or copper alloy does not form an alloy or a solid solution with copper. Semiconductor device.
【請求項7】銅又は銅合金からなる配線と接する第2の
バリヤ層がTa、Ru、W、Osの元素のうち少なくと
も1種類の元素を含むことを特徴とする請求項1乃至6
の何れか1記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second barrier layer in contact with the wiring made of copper or copper alloy contains at least one of Ta, Ru, W, and Os.
The semiconductor device according to any one of the above items.
【請求項8】銅又は銅合金からなる配線と接する第2の
バリヤ層の構成元素が銅と合金を生成し、且つ、その生
成エネルギは第1のバリヤ層と第2のバリヤ層との間に
生成される合金の生成エネルギに比較して小さいことを
特徴とする請求項1乃至5の何れか1記載の半導体装
置。
8. An element constituting a second barrier layer in contact with a wiring made of copper or a copper alloy forms an alloy with copper, and the generated energy is between a first barrier layer and a second barrier layer. 6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the energy is smaller than the energy of the alloy generated in said step.
【請求項9】銅又は銅合金からなる配線と接する第2の
バリヤ層がTi、Y、Zr、Al、Siの元素のうち少
なくとも1種類の元素を含むことを特徴とする請求項8
記載の半導体装置。
9. The method according to claim 8, wherein the second barrier layer in contact with the wiring made of copper or copper alloy contains at least one of Ti, Y, Zr, Al and Si.
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項10】絶縁層上に銅又は銅合金からなる配線の
上下面及び側面の少なくとも一面を覆う為の第1のバリ
ヤ層及び第1のバリヤ層とは異なる材料からなる第2の
バリヤ層を順に積層する工程と、熱処理を行なって第1
のバリヤ層と第2のバリヤ層との界面に第1のバリヤ層
の構成元素と第2のバリヤ層の構成元素からなるアモル
ファス層を生成させる工程とが含まれてなることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
10. A first barrier layer for covering at least one of upper and lower surfaces and side surfaces of a wiring made of copper or a copper alloy on an insulating layer, and a second barrier layer made of a material different from the first barrier layer. Are sequentially laminated, and a first heat treatment is performed.
A step of forming an amorphous layer composed of a constituent element of the first barrier layer and a constituent element of the second barrier layer at an interface between the first barrier layer and the second barrier layer. Device manufacturing method.
【請求項11】第1のバリヤ層と第2のバリヤ層との界
面に第1のバリヤ層の構成元素と第2のバリヤ層の構成
元素からなるアモルファス層を生成させる熱処理を行な
った後に第2のバリヤ層上に銅又は銅合金からなる配線
を形成する工程が含まれてなることを特徴とする請求項
10記載の半導体装置の製造方法。
11. A heat treatment for forming an amorphous layer comprising a constituent element of the first barrier layer and a constituent element of the second barrier layer at an interface between the first barrier layer and the second barrier layer, and then performing a heat treatment. 11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, further comprising the step of forming a wiring made of copper or a copper alloy on the second barrier layer.
【請求項12】絶縁層上に銅又は銅合金からなる配線の
上下面及び側面の少なくとも一面を覆う為の第1のバリ
ヤ層及び第1のバリヤ層とは異なる材料からなる第2の
バリヤ層を順に積層する工程と、 第2のバリヤ層上に銅又は銅合金からなる配線を形成し
た後に熱処理を行なって第1のバリヤ層と第2のバリヤ
層との界面に第1のバリヤ層の構成元素と第2のバリヤ
層の構成元素からなるアモルファス層を生成させる工程
とが含まれてなることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
12. A first barrier layer for covering at least one of upper and lower surfaces and side surfaces of a wiring made of copper or copper alloy on an insulating layer, and a second barrier layer made of a material different from the first barrier layer. And forming a wiring made of copper or a copper alloy on the second barrier layer, and then performing a heat treatment on the interface between the first barrier layer and the second barrier layer. Producing an amorphous layer composed of a constituent element and a constituent element of a second barrier layer.
【請求項13】第1のバリヤ層と第2のバリヤ層との界
面に第1のバリヤ層の構成元素と第2のバリヤ層の構成
元素からなるアモルファス層を生成させる熱処理の温度
が第1のバリヤ層と第2のバリヤ層とが反応して安定な
合金を生成する温度に比較して低いことを特徴とする請
求項10乃至12の何れか1記載の半導体装置の製造方
法。
13. A heat treatment for forming an amorphous layer composed of a constituent element of the first barrier layer and a constituent element of the second barrier layer at an interface between the first barrier layer and the second barrier layer has a first temperature. 13. The method according to claim 10, wherein the temperature is lower than a temperature at which the barrier layer and the second barrier layer react to form a stable alloy.
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