JPH1140546A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH1140546A JPH1140546A JP19527597A JP19527597A JPH1140546A JP H1140546 A JPH1140546 A JP H1140546A JP 19527597 A JP19527597 A JP 19527597A JP 19527597 A JP19527597 A JP 19527597A JP H1140546 A JPH1140546 A JP H1140546A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 銅は酸化し易く不動態被膜を形成しないた
め、半導体装置の構成材料に動を用いた場合には表面層
で酸化が進んで他層との接続が図りにくい。 【解決手段】 銅配線（材料層）１３を覆う第２層間絶
縁膜１４に接続孔１６を形成した後、接続孔１６内を埋
め込む前に混合ガス雰囲気中での前処理を行う。混合ガ
スには、銅酸化物に作用して銅化合物を形成する有機化
合物と、この銅化合物に作用してアダクトを形成するア
ダクト形成化合物とを用いる。この混合ガス雰囲気中に
接続孔１６の底面１６ａの銅配線１３表面を晒すことに
よって、接続孔１６の底面１６ａの銅酸化物を除去し、
金属銅を露出させる。その後、接続孔１６内を上層配線
１７で埋め込む。
め、半導体装置の構成材料に動を用いた場合には表面層
で酸化が進んで他層との接続が図りにくい。 【解決手段】 銅配線（材料層）１３を覆う第２層間絶
縁膜１４に接続孔１６を形成した後、接続孔１６内を埋
め込む前に混合ガス雰囲気中での前処理を行う。混合ガ
スには、銅酸化物に作用して銅化合物を形成する有機化
合物と、この銅化合物に作用してアダクトを形成するア
ダクト形成化合物とを用いる。この混合ガス雰囲気中に
接続孔１６の底面１６ａの銅配線１３表面を晒すことに
よって、接続孔１６の底面１６ａの銅酸化物を除去し、
金属銅を露出させる。その後、接続孔１６内を上層配線
１７で埋め込む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特には銅を構成材料として用いた半導体装
置の製造方法に関する。
方法に関し、特には銅を構成材料として用いた半導体装
置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化と高機能化を達成
するためには、デバイス構造の微細化とデバイスの動作
速度の向上が要求されている。ここで、デバイスの動作
速度はＲＣ遅延時間によって表されることから、層間絶
縁膜を低誘電化して配線間容量を抑えると共に、配線材
料を低抵抗化して配線抵抗を低下させることで、上記動
作速度の向上が図られることになる。
するためには、デバイス構造の微細化とデバイスの動作
速度の向上が要求されている。ここで、デバイスの動作
速度はＲＣ遅延時間によって表されることから、層間絶
縁膜を低誘電化して配線間容量を抑えると共に、配線材
料を低抵抗化して配線抵抗を低下させることで、上記動
作速度の向上が図られることになる。
【０００３】そこで、一般的に配線材料として用いられ
ている銅含有アルミニウム（例えばＡｌ−0.5%Ｃｕ）
や、シリコン含有アルミニウム（例えばＡｌ−1.0%Ｓ
ｉ）に換えて、比抵抗が１．８Ωｃｍと低くかつ同様に
比抵抗が低い銀（Ａｇ）と比較して酸化膜との反応性が
低い銅（Ｃｕ）を配線材料に用いることが検討されてい
る。しかし、銅はそれ自体が酸化し易くかつ不動態被膜
を形成しない。このため、例えば、層間絶縁膜に銅配線
に達する接続孔を形成した場合、接続孔の底部で銅配線
の酸化が進行して銅配線との接続が不可能になってしま
う。
ている銅含有アルミニウム（例えばＡｌ−0.5%Ｃｕ）
や、シリコン含有アルミニウム（例えばＡｌ−1.0%Ｓ
ｉ）に換えて、比抵抗が１．８Ωｃｍと低くかつ同様に
比抵抗が低い銀（Ａｇ）と比較して酸化膜との反応性が
低い銅（Ｃｕ）を配線材料に用いることが検討されてい
る。しかし、銅はそれ自体が酸化し易くかつ不動態被膜
を形成しない。このため、例えば、層間絶縁膜に銅配線
に達する接続孔を形成した場合、接続孔の底部で銅配線
の酸化が進行して銅配線との接続が不可能になってしま
う。
【０００４】上記課題を解決するために、例えば「ＶＬ
ＳＩ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃ
ｔｉｏｎ Ｃｏｎｆ．（１９９６−６．）ｐ．２４５−
２５０」に記載されているように、接続孔埋め込み工程
を行う前処理として、希フッ酸を用いた湿式処理や、ヘ
キサフルオロアセチルアセトン（hexafluoracetylaceto
ne；Ｈｈｆａｃと記す）ガスを用いた乾式処理を行うこ
とによって、接続孔底部の銅酸化物を除去することが提
案されている。
ＳＩ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃ
ｔｉｏｎ Ｃｏｎｆ．（１９９６−６．）ｐ．２４５−
２５０」に記載されているように、接続孔埋め込み工程
を行う前処理として、希フッ酸を用いた湿式処理や、ヘ
キサフルオロアセチルアセトン（hexafluoracetylaceto
ne；Ｈｈｆａｃと記す）ガスを用いた乾式処理を行うこ
とによって、接続孔底部の銅酸化物を除去することが提
案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記希フッ酸
を用いた湿式処理では、一酸化銅（ＣｕＯ）は除去され
るものの、二酸化銅（Ｃｕ2 Ｏ）を除去することができ
ない。また、上記Ｈｈｆａｃガスを用いた乾式処理で
は、一酸化銅、二酸化銅共にＨｈｆａｃガスと反応させ
て金属銅表面を得るとができる。ところが、上記反応で
得られた反応生成物の蒸気圧が低いため、上記銅酸化物
の除去速度が遅くてスループットを得ることができな
い。また、上記反応生成物の蒸気圧が低いことで、当該
反応生成物が接続孔の底部に残留し易く、残留した反応
生成物は、上層に形成された配線層や接続孔内に埋め込
まれたプラグと上記銅配線との接続を妨げる要因にな
る。
を用いた湿式処理では、一酸化銅（ＣｕＯ）は除去され
るものの、二酸化銅（Ｃｕ2 Ｏ）を除去することができ
ない。また、上記Ｈｈｆａｃガスを用いた乾式処理で
は、一酸化銅、二酸化銅共にＨｈｆａｃガスと反応させ
て金属銅表面を得るとができる。ところが、上記反応で
得られた反応生成物の蒸気圧が低いため、上記銅酸化物
の除去速度が遅くてスループットを得ることができな
い。また、上記反応生成物の蒸気圧が低いことで、当該
反応生成物が接続孔の底部に残留し易く、残留した反応
生成物は、上層に形成された配線層や接続孔内に埋め込
まれたプラグと上記銅配線との接続を妨げる要因にな
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製造方法であり、有
機化合物とアダクト形成化合物との混合ガス雰囲気中
に、銅からなる材料層を晒すことによってこの材料層表
面の銅酸化物を除去する工程を行うことを特徴としてい
る。上記有機化合物とは銅酸化物に作用して銅化合物を
形成する物質であり、上記アダクト形成化合物とは上記
銅化合物に作用してアダクトを形成する物質である。
決するためになされた半導体装置の製造方法であり、有
機化合物とアダクト形成化合物との混合ガス雰囲気中
に、銅からなる材料層を晒すことによってこの材料層表
面の銅酸化物を除去する工程を行うことを特徴としてい
る。上記有機化合物とは銅酸化物に作用して銅化合物を
形成する物質であり、上記アダクト形成化合物とは上記
銅化合物に作用してアダクトを形成する物質である。
【０００７】上記有機化合物としては、βジケトン系化
合物、シクロペンタジエン系化合物及びヘキサフルオロ
アセチルアセトンの中から選ばれる少なくとも１つの物
質を用いて好適である。βジケトン系化合物としては、
ビスアセチルアセトン、ビスピバロイルメタン、ヘキサ
フルオロジアセチルアセトンが用いられる。また、シク
ロペンタジエン系化合物としては、シクロペンタジエ
ン、エチルシクロペンタジエン、ブチルシクロペンタジ
エンが用いられる。
合物、シクロペンタジエン系化合物及びヘキサフルオロ
アセチルアセトンの中から選ばれる少なくとも１つの物
質を用いて好適である。βジケトン系化合物としては、
ビスアセチルアセトン、ビスピバロイルメタン、ヘキサ
フルオロジアセチルアセトンが用いられる。また、シク
ロペンタジエン系化合物としては、シクロペンタジエ
ン、エチルシクロペンタジエン、ブチルシクロペンタジ
エンが用いられる。
【０００８】上記アダクト形成化合物としては、アルキ
ル燐化合物、アルキルニトリル化合物、アルケン化合
物、アルキン化合物、脂環式化合物、シリコン含有ビニ
ル系化合物、シリコン含有アルケン化合物及びシリコン
含有アルキン化合物のうちの中から選ばれる少なくとも
１つの物質を用いて好適であり、上記有機化合物として
用いられる物質によって制限されることはない。
ル燐化合物、アルキルニトリル化合物、アルケン化合
物、アルキン化合物、脂環式化合物、シリコン含有ビニ
ル系化合物、シリコン含有アルケン化合物及びシリコン
含有アルキン化合物のうちの中から選ばれる少なくとも
１つの物質を用いて好適であり、上記有機化合物として
用いられる物質によって制限されることはない。
【０００９】アルキル燐化合物としては、トリメチル
燐、トリエチル燐、トリフェニル燐がもちいられる。ま
た、アルキルニトリル化合物としては、ターシャリイソ
ニトリルが用いられる。アルケン化合物としては、２ブ
テン、２ペンテン、４オクテンが用いられる。アルキン
化合物としては、２ブチン、２ペンチン、２ヘキチン、
３ヘキチン、３ヘプチン、２ヘプチン、４オクチンが用
いられる。
燐、トリエチル燐、トリフェニル燐がもちいられる。ま
た、アルキルニトリル化合物としては、ターシャリイソ
ニトリルが用いられる。アルケン化合物としては、２ブ
テン、２ペンテン、４オクテンが用いられる。アルキン
化合物としては、２ブチン、２ペンチン、２ヘキチン、
３ヘキチン、３ヘプチン、２ヘプチン、４オクチンが用
いられる。
【００１０】脂環式化合物としては、１，５シクロオク
タジエン、１，５ジメチル１，５シクロオクタジエンや
複素環式化合物が用いられる。シリコン含有ビニル系化
合物としては、ビニルトリメチルシラン、アリルトリメ
チルシランが用いられる。シリコン含有アルケン化合物
としては、トリメチルシリルプロペンが用いられる。そ
して、シリコン含有アルキン化合物としては、トリメチ
ルシリルアセチレン、ビストリメチルシリルアセチレン
が用いられる。
タジエン、１，５ジメチル１，５シクロオクタジエンや
複素環式化合物が用いられる。シリコン含有ビニル系化
合物としては、ビニルトリメチルシラン、アリルトリメ
チルシランが用いられる。シリコン含有アルケン化合物
としては、トリメチルシリルプロペンが用いられる。そ
して、シリコン含有アルキン化合物としては、トリメチ
ルシリルアセチレン、ビストリメチルシリルアセチレン
が用いられる。
【００１１】上記半導体装置の製造方法によれば、混合
ガス雰囲気中に銅からなる材料層を晒すことで、下記式
（１）及び下記式（２）に示すような反応が起こる。 Ｃｕ2 Ｏ＋Ａ＋Ｂ→２Ａ’Ｃｕ：Ｂ＋Ｈ2 Ｏ…（１）、 ＣｕＯ ＋Ａ＋Ｂ→Ａ’Ｃｕ：Ｂ＋Ｈ2 Ｏ…（２） ただし、Ａは有機化合物であり、Ｂはアダクト形成化合
物であり、Ａ’は有機化合物から水素が脱離した状態を
示す。
ガス雰囲気中に銅からなる材料層を晒すことで、下記式
（１）及び下記式（２）に示すような反応が起こる。 Ｃｕ2 Ｏ＋Ａ＋Ｂ→２Ａ’Ｃｕ：Ｂ＋Ｈ2 Ｏ…（１）、 ＣｕＯ ＋Ａ＋Ｂ→Ａ’Ｃｕ：Ｂ＋Ｈ2 Ｏ…（２） ただし、Ａは有機化合物であり、Ｂはアダクト形成化合
物であり、Ａ’は有機化合物から水素が脱離した状態を
示す。
【００１２】すなわち、上記材料層表面の銅酸化物（Ｃ
ｕ2 Ｏ，ＣｕＯ）に混合ガス中の有機化合物（Ａ）ガス
が作用して銅化合物（Ａ’Ｃｕ）が形成される。そし
て、この銅化合物（Ａ’Ｃｕ）に上記混合ガス中のアダ
クト形成化合物（Ｂ）ガスが作用してアダクト（Ａ’Ｃ
ｕ：Ｂ）が形成される。上記銅酸化物を構成していた酸
素（Ｏ）は、有機化合物（Ａ）を構成する水素（Ｈ）と
結合して水（Ｈ2 Ｏ：水蒸気）として除去される。
ｕ2 Ｏ，ＣｕＯ）に混合ガス中の有機化合物（Ａ）ガス
が作用して銅化合物（Ａ’Ｃｕ）が形成される。そし
て、この銅化合物（Ａ’Ｃｕ）に上記混合ガス中のアダ
クト形成化合物（Ｂ）ガスが作用してアダクト（Ａ’Ｃ
ｕ：Ｂ）が形成される。上記銅酸化物を構成していた酸
素（Ｏ）は、有機化合物（Ａ）を構成する水素（Ｈ）と
結合して水（Ｈ2 Ｏ：水蒸気）として除去される。
【００１３】上記アダクトは、銅化合物に上記アダクト
形成化合物を付加してなるため、当該銅化合物よりもさ
らに蒸気圧が高いものになる。したがって、銅化合物よ
りも容易に材料層表面から除去されるようになる。
形成化合物を付加してなるため、当該銅化合物よりもさ
らに蒸気圧が高いものになる。したがって、銅化合物よ
りも容易に材料層表面から除去されるようになる。
【００１４】そして、特に上記有機化合物としてヘキサ
フルオロアセチルアセトンを用い、アダクト形成化合物
としてシリコン含有ビニル化合物または／およびシリコ
ン含有アルケン化合物を用いることで、上記アダクトの
形成が容易になり材料層表面に金属銅が露出し易くな
る。
フルオロアセチルアセトンを用い、アダクト形成化合物
としてシリコン含有ビニル化合物または／およびシリコ
ン含有アルケン化合物を用いることで、上記アダクトの
形成が容易になり材料層表面に金属銅が露出し易くな
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の製造
方法を、銅を用いた多層配線を有する半導体装置の製造
に適用した実施の形態を、図１（ａ）〜図１（ｃ）の断
面工程図に基づいて説明する。
方法を、銅を用いた多層配線を有する半導体装置の製造
に適用した実施の形態を、図１（ａ）〜図１（ｃ）の断
面工程図に基づいて説明する。
【００１６】（第１実施形態）先ず、図１（ａ）に示す
ように、例えばシリコンからなる半導体基板１１上に酸
化シリコンからなる第１層間絶縁膜１２を成膜し、この
第１層間絶縁膜１２上に銅配線１３を形成した。この銅
配線１３が、請求項に示す材料層になる。次に、銅配線
１３を覆う状態で下層窒化シリコン膜１４ａと上層酸化
シリコン膜１４ｂとからなる第２層間絶縁膜１４を成膜
した。上記下層窒化シリコン膜１４ａは、銅配線１３の
拡散防止層であり、上記上層酸化シリコン膜１４ｂは銅
配線１３間を埋め込む平坦化層である。
ように、例えばシリコンからなる半導体基板１１上に酸
化シリコンからなる第１層間絶縁膜１２を成膜し、この
第１層間絶縁膜１２上に銅配線１３を形成した。この銅
配線１３が、請求項に示す材料層になる。次に、銅配線
１３を覆う状態で下層窒化シリコン膜１４ａと上層酸化
シリコン膜１４ｂとからなる第２層間絶縁膜１４を成膜
した。上記下層窒化シリコン膜１４ａは、銅配線１３の
拡散防止層であり、上記上層酸化シリコン膜１４ｂは銅
配線１３間を埋め込む平坦化層である。
【００１７】次に、図１（ｂ）に示すように、リソグラ
フィー法によって、第２層間絶縁膜１４上にレジストパ
ターン１５を形成し、このレジストパターン１５をマス
クに用いたエッチングによって、第２層間絶縁膜１４に
銅配線１３にまで達する接続孔１６を形成した。この
際、エッチングガスには、テトラフルオロメタン（ＣＦ
4 ）とトリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）を用いる。
フィー法によって、第２層間絶縁膜１４上にレジストパ
ターン１５を形成し、このレジストパターン１５をマス
クに用いたエッチングによって、第２層間絶縁膜１４に
銅配線１３にまで達する接続孔１６を形成した。この
際、エッチングガスには、テトラフルオロメタン（ＣＦ
4 ）とトリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）を用いる。
【００１８】その後、上記レジストパターン１５を除去
した後で、接続孔１６内を導電性物質で埋め込む際の前
処理を行い、接続孔１６の底面１６ａにおける銅配線１
３表面の銅酸化物を除去した。ここでは、ヘキサフルオ
ロアセチルアセトン（請求項に示す有機化合物で、以下
「Ｈｈｆａｃ」と記す）とビニルトリメチルシラン（請
求項に示すアダクト化合物）とからなる混合ガス雰囲気
中に上記接続孔１６が形成された半導体基板１１を保
ち、上記混合ガス雰囲気中に接続孔１６の底面１６ａに
おける銅配線１３の表面を晒した。ここでの前処理条件
は、一例として、以下のように設定した。 処理ガス及び流量 ：Ｈｈｆａｃ ＝１００ｓｃｃｍ、 ビニルトリメチルシラン＝ ７０ｓｃｃｍ、 処理雰囲気内ガス圧力：１００Ｐａ、 処理時間 ：２分、 処理温度 ：１５０℃。 以上により、銅配線１３の表面の銅酸化物をＨｈｆａｃ
と反応させて銅化合物とし、さらにこの銅化合物とビニ
ルトリメチルシランとを反応させてアダクトを形成して
上記銅酸化物を除去した。
した後で、接続孔１６内を導電性物質で埋め込む際の前
処理を行い、接続孔１６の底面１６ａにおける銅配線１
３表面の銅酸化物を除去した。ここでは、ヘキサフルオ
ロアセチルアセトン（請求項に示す有機化合物で、以下
「Ｈｈｆａｃ」と記す）とビニルトリメチルシラン（請
求項に示すアダクト化合物）とからなる混合ガス雰囲気
中に上記接続孔１６が形成された半導体基板１１を保
ち、上記混合ガス雰囲気中に接続孔１６の底面１６ａに
おける銅配線１３の表面を晒した。ここでの前処理条件
は、一例として、以下のように設定した。 処理ガス及び流量 ：Ｈｈｆａｃ ＝１００ｓｃｃｍ、 ビニルトリメチルシラン＝ ７０ｓｃｃｍ、 処理雰囲気内ガス圧力：１００Ｐａ、 処理時間 ：２分、 処理温度 ：１５０℃。 以上により、銅配線１３の表面の銅酸化物をＨｈｆａｃ
と反応させて銅化合物とし、さらにこの銅化合物とビニ
ルトリメチルシランとを反応させてアダクトを形成して
上記銅酸化物を除去した。
【００１９】以上の前処理が終了した後、図１（ｃ）に
示すように、第２層間絶縁膜１４及び接続孔１６の内壁
を覆う状態で、例えば窒化チタンからなる密着層１７ａ
を成膜し、この密着層１７ａ上に銅（Ｃｕ）からなる導
電膜１７ｂを成膜した。この導電膜１７ｂは、接続孔１
６内を埋め込む状態で成膜した。その後、密着層１７ａ
及び導電膜１７ｂをパーターニングして銅配線１３に接
続された上層配線１７を形成した。
示すように、第２層間絶縁膜１４及び接続孔１６の内壁
を覆う状態で、例えば窒化チタンからなる密着層１７ａ
を成膜し、この密着層１７ａ上に銅（Ｃｕ）からなる導
電膜１７ｂを成膜した。この導電膜１７ｂは、接続孔１
６内を埋め込む状態で成膜した。その後、密着層１７ａ
及び導電膜１７ｂをパーターニングして銅配線１３に接
続された上層配線１７を形成した。
【００２０】上記製造方法では、Ｈｈｆａｃとビニルト
リメチルシランとからなる混合ガス雰囲気に接続孔１６
の底面１６ａにおける銅配線１３表面を晒すことによっ
て、銅配線１３表面の銅酸化物を除去したため、短時間
（２分）で銅酸化物の除去を行うことができた。従来
の、Ｈｈｆａｃのみを用いた場合には、銅酸化物を除去
するのに１０分程度を要していたこととから、前処理時
間が８分短縮されたことになる。また、上記製造方法で
得られた多層配線を有する半導体装置では、銅酸化物と
Ｈｈｆａｃとビニルトリメチルシランとの反応で生成さ
れた反応生成物が接続孔１６の底面に残留することな
く、上層配線１７と銅配線１３との電気的な接続は良好
に保たれた。
リメチルシランとからなる混合ガス雰囲気に接続孔１６
の底面１６ａにおける銅配線１３表面を晒すことによっ
て、銅配線１３表面の銅酸化物を除去したため、短時間
（２分）で銅酸化物の除去を行うことができた。従来
の、Ｈｈｆａｃのみを用いた場合には、銅酸化物を除去
するのに１０分程度を要していたこととから、前処理時
間が８分短縮されたことになる。また、上記製造方法で
得られた多層配線を有する半導体装置では、銅酸化物と
Ｈｈｆａｃとビニルトリメチルシランとの反応で生成さ
れた反応生成物が接続孔１６の底面に残留することな
く、上層配線１７と銅配線１３との電気的な接続は良好
に保たれた。
【００２１】（第２実施形態）ここで説明する第２実施
形態と上記第１実施形態との異なるところは、上記図１
（ｃ）を用いて説明した接続孔１６を埋め込む際の前処
理にあり、それ以外の工程は上記第１実施形態と同様に
行う。
形態と上記第１実施形態との異なるところは、上記図１
（ｃ）を用いて説明した接続孔１６を埋め込む際の前処
理にあり、それ以外の工程は上記第１実施形態と同様に
行う。
【００２２】すなわち、この前処理では、シクロペンタ
ジエン（請求項に示す有機化合物）とトリメチル燐（請
求項に示すアダクト形成化合物）とからなる混合ガス雰
囲気中に上記接続孔１６が形成された半導体基板１１を
保ち、上記混合ガス雰囲気中に接続孔１６の底面１６ａ
における銅配線１３の表面を晒した。ここでの前処理条
件は、一例として、以下のように設定した。 処理ガス及び流量 ：シクロペンタジエン＝１００ｓｃｃｍ、 トリメチル燐 ＝１００ｓｃｃｍ、 処理雰囲気内ガス圧力：１３０Ｐａ、 処理時間 ：２分、 処理温度 ：１５０℃。 以上により、銅配線１３の表面の銅酸化物をシクロペン
タジエンと反応させて銅化合物とし、さらにこの銅化合
物とトリメチル燐とを反応させてアダクトを形成して上
記銅酸化物を除去した。
ジエン（請求項に示す有機化合物）とトリメチル燐（請
求項に示すアダクト形成化合物）とからなる混合ガス雰
囲気中に上記接続孔１６が形成された半導体基板１１を
保ち、上記混合ガス雰囲気中に接続孔１６の底面１６ａ
における銅配線１３の表面を晒した。ここでの前処理条
件は、一例として、以下のように設定した。 処理ガス及び流量 ：シクロペンタジエン＝１００ｓｃｃｍ、 トリメチル燐 ＝１００ｓｃｃｍ、 処理雰囲気内ガス圧力：１３０Ｐａ、 処理時間 ：２分、 処理温度 ：１５０℃。 以上により、銅配線１３の表面の銅酸化物をシクロペン
タジエンと反応させて銅化合物とし、さらにこの銅化合
物とトリメチル燐とを反応させてアダクトを形成して上
記銅酸化物を除去した。
【００２３】上記製造方法では、シクロペンタジエンと
トリメチル燐とからなる混合ガス雰囲気に接続孔１６の
底面１６ａにおける銅配線１３表面を晒すことによっ
て、銅配線１３表面の銅酸化物を除去したため、短時間
（２分）で銅酸化物の除去を行うことができた。従来
の、Ｈｈｆａｃのみを用いた場合には、銅酸化物を除去
するのに１０分程度を要していたこととから、前処理時
間が８分程度短縮されたことになる。また、上記製造方
法で得られた多層配線を有する半導体装置では、銅酸化
物とシクロペンタジエンとトリメチル燐との反応で生成
された反応生成物が接続孔１６の底面１６ａに残留する
ことなく、上層配線１７と銅配線１３との電気的な接続
は良好に保たれた。
トリメチル燐とからなる混合ガス雰囲気に接続孔１６の
底面１６ａにおける銅配線１３表面を晒すことによっ
て、銅配線１３表面の銅酸化物を除去したため、短時間
（２分）で銅酸化物の除去を行うことができた。従来
の、Ｈｈｆａｃのみを用いた場合には、銅酸化物を除去
するのに１０分程度を要していたこととから、前処理時
間が８分程度短縮されたことになる。また、上記製造方
法で得られた多層配線を有する半導体装置では、銅酸化
物とシクロペンタジエンとトリメチル燐との反応で生成
された反応生成物が接続孔１６の底面１６ａに残留する
ことなく、上層配線１７と銅配線１３との電気的な接続
は良好に保たれた。
【００２４】（第３実施形態）ここで説明する第３実施
形態と上記第１実施形態及び第２実施形態との異なると
ころは、上記図１（ｃ）を用いて説明した接続孔１６を
埋め込む際の前処理にあり、それ以外の工程は上記第１
実施形態と同様に行う。
形態と上記第１実施形態及び第２実施形態との異なると
ころは、上記図１（ｃ）を用いて説明した接続孔１６を
埋め込む際の前処理にあり、それ以外の工程は上記第１
実施形態と同様に行う。
【００２５】すなわち、この前処理では、Ｈｈｆａｃ
（請求項に示す有機化合物）と２ブチン（請求項に示す
アダクト形成化合物）とからなる混合ガス雰囲気中に上
記接続孔１６が形成された半導体基板１１を保ち、接続
孔１６の底面１６ａにおける銅配線１３の表面を上記混
合ガス雰囲気に晒した。ここでの前処理条件は、一例と
して以下のように設定した。 処理ガス及び流量 ：Ｈｈｆａｃ＝１００ｓｃｃｍ、 ２ブチン ＝１００ｓｃｃｍ、 処理雰囲気内ガス圧力：１３０Ｐａ、 処理時間 ：２分、 処理温度 ：１５０℃。 以上により、銅配線１３の表面の銅酸化物をＨｈｆａｃ
と反応させて銅化合物とし、さらにこの銅化合物と２ブ
チンとを反応させてアダクトを形成して上記銅酸化物を
除去した。
（請求項に示す有機化合物）と２ブチン（請求項に示す
アダクト形成化合物）とからなる混合ガス雰囲気中に上
記接続孔１６が形成された半導体基板１１を保ち、接続
孔１６の底面１６ａにおける銅配線１３の表面を上記混
合ガス雰囲気に晒した。ここでの前処理条件は、一例と
して以下のように設定した。 処理ガス及び流量 ：Ｈｈｆａｃ＝１００ｓｃｃｍ、 ２ブチン ＝１００ｓｃｃｍ、 処理雰囲気内ガス圧力：１３０Ｐａ、 処理時間 ：２分、 処理温度 ：１５０℃。 以上により、銅配線１３の表面の銅酸化物をＨｈｆａｃ
と反応させて銅化合物とし、さらにこの銅化合物と２ブ
チンとを反応させてアダクトを形成して上記銅酸化物を
除去した。
【００２６】上記製造方法では、Ｈｈｆａｃと２ブチン
とからなる混合ガス雰囲気に接続孔１６の底面１６ａに
おける銅配線１３表面を晒すことによって、銅配線１３
表面の銅酸化物を除去したため、短時間（２分）で銅酸
化物の除去を行うことができた。従来の、Ｈｈｆａｃの
みを用いた場合には、銅酸化物を除去するのに１０分程
度を要していたことから、前処理時間が８分程度短縮さ
れたことになる。また、上記製造方法で得られた多層配
線を有する半導体装置では、銅酸化物とＨｈｆａｃと２
ブチンとの反応で生成された反応生成物が接続孔１６の
底面１６ａに残留することなく、上層配線１７と銅配線
１３との電気的な接続は良好に保たれた。
とからなる混合ガス雰囲気に接続孔１６の底面１６ａに
おける銅配線１３表面を晒すことによって、銅配線１３
表面の銅酸化物を除去したため、短時間（２分）で銅酸
化物の除去を行うことができた。従来の、Ｈｈｆａｃの
みを用いた場合には、銅酸化物を除去するのに１０分程
度を要していたことから、前処理時間が８分程度短縮さ
れたことになる。また、上記製造方法で得られた多層配
線を有する半導体装置では、銅酸化物とＨｈｆａｃと２
ブチンとの反応で生成された反応生成物が接続孔１６の
底面１６ａに残留することなく、上層配線１７と銅配線
１３との電気的な接続は良好に保たれた。
【００２７】以上、本発明を適用した具体的な実施形態
を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるもの
ではない。例えば、接続孔１６内を埋め込む工程の前処
理では、本発明の混合ガスによる乾式処理と共に、希フ
ッ酸を用いた湿式処理や酸素プラズマを用いた乾式処理
を組み合わせて行っても良い。また、上記前処理後の接
続孔１６内の埋め込みでは、タングステン（Ｗ）プラグ
の形成を行っても良い。さらに、本発明の混合ガスによ
る乾式処理は、接続孔内を埋め込む工程の前処理として
だけではなく、銅からなる材料層に導電層を接続させる
工程の前処理として広く適用可能である。
を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるもの
ではない。例えば、接続孔１６内を埋め込む工程の前処
理では、本発明の混合ガスによる乾式処理と共に、希フ
ッ酸を用いた湿式処理や酸素プラズマを用いた乾式処理
を組み合わせて行っても良い。また、上記前処理後の接
続孔１６内の埋め込みでは、タングステン（Ｗ）プラグ
の形成を行っても良い。さらに、本発明の混合ガスによ
る乾式処理は、接続孔内を埋め込む工程の前処理として
だけではなく、銅からなる材料層に導電層を接続させる
工程の前処理として広く適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、有機化合物とアダクト形成化合
物とからなる混合ガス雰囲気中で銅からなる材料層の表
面銅酸化物の除去処理を行うことで、有機化合物ガスの
みを用いて銅酸化物を除去する場合よりも反応生成物の
蒸気圧を高くすることができる。このため、銅酸化物の
除去速度を早めて除去処理のスループットの向上を図る
ことができると共に、上記反応生成物を完全に除去して
上記材料層と他層との電気的接続を確実にすることが可
能になる。
置の製造方法によれば、有機化合物とアダクト形成化合
物とからなる混合ガス雰囲気中で銅からなる材料層の表
面銅酸化物の除去処理を行うことで、有機化合物ガスの
みを用いて銅酸化物を除去する場合よりも反応生成物の
蒸気圧を高くすることができる。このため、銅酸化物の
除去速度を早めて除去処理のスループットの向上を図る
ことができると共に、上記反応生成物を完全に除去して
上記材料層と他層との電気的接続を確実にすることが可
能になる。
【図１】実施形態の半導体装置の製造方法を説明するた
めの断面工程図である。
めの断面工程図である。
１３…銅配線（材料層）
Claims (3)
- 【請求項１】 銅酸化物に作用して銅化合物を形成する
有機化合物と前記銅化合物に作用してアダクトを形成す
るアダクト形成化合物とからなる混合ガス雰囲気中に銅
からなる材料層を晒すことによって、前記材料層の表面
の銅酸化物を除去する工程を行うこと、 を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記有機化合物は、βジケトン系化合物、シクロペンタ
ジエン系化合物及びヘキサフルオロアセチルアセトンの
うちから選ばれる少なくとも１つの物質であること、 を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記アダクト形成化合物は、アルキル燐化合物、アルキ
ルニトリル化合物、アルケン化合物、アルキン化合物、
脂環式化合物、シリコン含有ビニル系化合物、シリコン
含有アルケン化合物及びシリコン含有アルキン化合物の
うちから選ばれる少なくとも１つの物質であること、を
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19527597A JPH1140546A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19527597A JPH1140546A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1140546A true JPH1140546A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16338457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19527597A Pending JPH1140546A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1140546A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6570905B1 (en) | 2000-11-02 | 2003-05-27 | U-L-M Photonics Gmbh | Vertical cavity surface emitting laser with reduced parasitic capacitance |
| WO2017010194A1 (ja) * | 2015-07-15 | 2017-01-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 自然酸化膜除去方法及び自然酸化膜除去装置 |
-
1997
- 1997-07-22 JP JP19527597A patent/JPH1140546A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6570905B1 (en) | 2000-11-02 | 2003-05-27 | U-L-M Photonics Gmbh | Vertical cavity surface emitting laser with reduced parasitic capacitance |
| WO2017010194A1 (ja) * | 2015-07-15 | 2017-01-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 自然酸化膜除去方法及び自然酸化膜除去装置 |
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