JPWO2006126536A1 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
低誘電率層間絶縁膜を有する半導体装置における配線製造時にハードマスクやキャップ絶縁膜の除去を行うと、密着性不良や配線層間絶縁膜部分への付き抜け不良が発生し、配線特性や信頼性の低下を発生する。この問題を解決するため、本発明においては、ハードマスクを取り切って、露出した配線層間絶縁膜313の表面に配線層間絶縁膜313とは組成が異なる均一な膜厚の改質層314を形成することにより、その上に形成するビア層間絶縁膜318との密着性の向上及びエッチングの突き抜け不良を抑制する。改質層314は、Cu−CMP後に配線層間絶縁膜314が露出した状態において、Cu−CMP後の後洗浄、上部ビア層間絶縁膜形成前の真空プラズマ処理または真空UV処理等により、形成することができる。If a hard mask or cap insulating film is removed during wiring manufacture in a semiconductor device having a low dielectric constant interlayer insulating film, poor adhesion or defective attachment to the wiring interlayer insulating film occurs, resulting in poor wiring characteristics and reliability. A drop occurs. In order to solve this problem, in the present invention, the hard mask is removed, and a modified layer 314 having a uniform thickness different from the composition of the wiring interlayer insulating film 313 is formed on the exposed surface of the wiring interlayer insulating film 313. As a result, the adhesion with the via interlayer insulating film 318 formed thereon is improved, and etching penetration defects are suppressed. The modified layer 314 is formed by post-cleaning after Cu-CMP, vacuum plasma treatment or vacuum UV treatment before forming the upper via interlayer insulation film, etc. in a state where the wiring interlayer insulation film 314 is exposed after Cu-CMP. Can do.
Description
本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、具体的には、半導体素子の配線構造、特に、低誘電率膜を配線層間絶縁膜とした銅(Cu)配線の構造に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a wiring structure of a semiconductor element, and more particularly, to a structure of a copper (Cu) wiring using a low dielectric constant film as a wiring interlayer insulating film.
近年、ロジックLSIの高速化が求められている。半導体装置の動作速度はトランジスタにおけるスイッチング遅延と配線における伝搬遅延とに大きく依存するが、ロジックLSIは、メモリと比較して、配線面積が全体に占める割合が大きいため、ロジックLSIを高速化するためには、すなわち、動作速度を上げるためには、配線における伝搬遅延を低減する必要がある。 In recent years, there has been a demand for higher speed logic LSIs. The operation speed of a semiconductor device depends largely on the switching delay in a transistor and the propagation delay in a wiring. However, a logic LSI has a larger proportion of the wiring area than a memory, so that the speed of the logic LSI is increased. That is, in order to increase the operation speed, it is necessary to reduce the propagation delay in the wiring.
配線における伝搬遅延は配線抵抗と配線層間容量との積に比例する。このため、配線材料として抵抗率の低い材料を用い、さらに、配線層間絶縁膜材料として比誘電率の低い材料を用いることにより、配線における伝搬遅延を低減することができる。 The propagation delay in the wiring is proportional to the product of the wiring resistance and the wiring interlayer capacitance. For this reason, it is possible to reduce the propagation delay in the wiring by using a material having a low resistivity as the wiring material and using a material having a low relative dielectric constant as the wiring interlayer insulating film material.
このため、現在では、次世代配線材料として、従来のアルミニウム(Al)またはアルミニウム(Al)合金よりも比抵抗の小さい銅(Cu)または銅(Cu)合金が検討されている。 Therefore, at present, copper (Cu) or copper (Cu) alloys having a specific resistance lower than that of conventional aluminum (Al) or aluminum (Al) alloys are being studied as next-generation wiring materials.
銅または銅合金を配線材料に用いた配線、すなわち、銅配線は一般的にはダマシン(damascene)法により形成される。このダマシン法は、配線層間絶縁膜を堆積する工程と、配線層間絶縁膜の表面側から反応性イオンエッチング(RIE: reactive ion etching)法その他の方法により溝を形成する工程と、その溝を埋め込むようにして銅または銅合金膜を堆積する工程と、溝の外の銅または銅合金膜を化学機械研磨(CMP: chemical mechanical polishing)法により除去し、配線層間絶縁膜に埋め込まれたCu配線を形成する工程と、からなる。 Wiring using copper or a copper alloy as a wiring material, that is, copper wiring is generally formed by a damascene method. This damascene method includes a step of depositing a wiring interlayer insulating film, a step of forming a groove from the surface side of the wiring interlayer insulating film by a reactive ion etching (RIE) method or the like, and a method of filling the groove. In this way, the copper or copper alloy film is deposited, and the copper or copper alloy film outside the trench is removed by chemical mechanical polishing (CMP) method, and the Cu wiring embedded in the wiring interlayer insulating film is removed. Forming a process.
また、低誘電率の配線層間絶縁膜材料としては、従来は二酸化シリコン(SiO2)が使用されていたが、現在では、二酸化シリコン(SiO2)よりも比誘電率が低く、有機材料のみから構成される材料や、従来の二酸化シリコン(SiO2)膜に有機基を含有させた材料が検討されている。In addition, silicon dioxide (SiO 2 ) has been conventionally used as a low dielectric constant wiring interlayer insulating film material, but at present, the dielectric constant is lower than that of silicon dioxide (SiO 2 ), and only from organic materials. Materials that are configured and materials in which an organic group is contained in a conventional silicon dioxide (SiO 2 ) film have been studied.
これらの低誘電率膜に対しては、特許文献1や非特許文献1に示されているように、ハードマスクと呼ばれる二酸化シリコン(SiO2)等の低誘電率膜よりも誘電率が高い膜を低誘電率膜の表面に成膜して、エッチング時やCu−CMP時に低誘電率膜が受けるプロセスダメージを低減してきた。For these low dielectric constant films, as shown in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, a film having a higher dielectric constant than a low dielectric constant film such as silicon dioxide (SiO 2 ) called a hard mask. Has been deposited on the surface of the low dielectric constant film to reduce process damage to the low dielectric constant film during etching or Cu-CMP.
一方、世代が進むにつれて、配線間スペースが減少し、配線上に形成されたビアが配線と接続する領域においては、配線とビアとは同一寸法を有し、その同一寸法内において接続するようになっている。 On the other hand, as the generation progresses, the space between the wirings decreases, and in the region where the vias formed on the wirings are connected to the wirings, the wirings and the vias have the same dimensions so that they are connected within the same dimensions It has become.
図35は、ビアのレジスト露光時において下層の配線とのアライメントズレが発生した場合のビアと配線との位置関係を示す断面図である。 FIG. 35 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the via and the wiring when alignment misalignment with the lower layer wiring occurs during the resist exposure of the via.
図35に示すように、ビアのレジスト露光時において下層の配線とのアライメントズレが発生すると、ビア14は、ビアエッチングにより、下層の配線15から外れて配線層間絶縁膜11の内部に食い込むように形成される。
As shown in FIG. 35, when alignment misalignment with the lower layer wiring occurs during the resist exposure of the via, the
このような場合に、ハードマスク12をCu−CMP後においても低誘電率膜上に残存させることにより、配線層間絶縁膜11中へのビア14の食い込みを抑制し、また、配線層間絶縁膜11を構成する低誘電率膜にダメージを与えないようにすることができる。
In such a case, by leaving the
さらに、従来の銅(Cu)配線の構造においては、図35に示すように、非特許文献1に示されているように、銅(Cu)配線上にはビア層間膜成膜時の銅(Cu)配線の酸化防止やビアエッチング時のエッチングストップ膜の役割を果たすためのキャップ絶縁膜13と呼ばれる絶縁膜が存在していることが多かった。
Furthermore, in the structure of the conventional copper (Cu) wiring, as shown in Non-Patent Document 1, as shown in FIG. 35, copper (Cu) at the time of forming a via interlayer film is formed on the copper (Cu) wiring. In many cases, there is an insulating film called a
また、特許文献2、3、4においては、半導体装置のハードマスク(キャップ絶縁膜)成膜前、すなわち、Cu−CMPプロセスの前に、低誘電率膜の表面処理を行い、層表面を改質することが開示されている。
特許文献1や非特許文献1に示されているように、低誘電率膜の表面にハードマスクを成膜し、Cu−CMP後においてもハードマスクが残存しているような構造の場合、低誘電率膜よりも誘電率が大きい膜が配線間に残存することにより、実効的な配線間容量は増大する。 As shown in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, in the case of a structure in which a hard mask is formed on the surface of a low dielectric constant film and the hard mask remains even after Cu-CMP, the structure is low. Since a film having a dielectric constant larger than that of the dielectric film remains between the wirings, the effective wiring capacity increases.
さらに、Cu−CMP時においては配線パターンの幅や配線間スペースの広さによって、研磨のスピードが変化する。このため、配線パターンの疎密により、ハードマスクの研磨量が異なり、Cu−CMP後に残存するハードマスク31の厚さが一様ではなくなる、すなわち、図37に示すように、位置によって、ハードマスク31の厚さが異なる、という問題を生じる。この結果として、配線間パターンの違いにより、配線間容量の見積もり量が配線間のスペースのみによっては決定できなくなる。
Further, during Cu-CMP, the polishing speed varies depending on the width of the wiring pattern and the width of the space between the wirings. For this reason, the polishing amount of the hard mask varies depending on the density of the wiring pattern, and the thickness of the
なお、Cu−CMP時に用いるスラリーを低誘電率膜にダメージを与えにくい材料に変更することにより、Cu−CMP時にハードマスクを除去することが可能である。 Note that the hard mask can be removed during Cu-CMP by changing the slurry used during Cu-CMP to a material that does not easily damage the low dielectric constant film.
一方、非特許文献1に示された銅(Cu)配線上に形成されたキャップ絶縁膜は低誘電率材料よりも誘電率が大きい材料から構成されるため、このキャップ絶縁膜を取り除くことにより、配線間容量を低減させることが可能となる。 On the other hand, since the cap insulating film formed on the copper (Cu) wiring shown in Non-Patent Document 1 is composed of a material having a dielectric constant larger than that of the low dielectric constant material, by removing this cap insulating film, It becomes possible to reduce the capacitance between wirings.
しかしながら、銅(Cu)配線上に酸素を含む低誘電率層間絶縁膜を成膜した場合には、その酸素により銅(Cu)配線の表面が酸化され、配線特性劣化をもたらす。 However, when a low dielectric constant interlayer insulating film containing oxygen is formed on the copper (Cu) wiring, the surface of the copper (Cu) wiring is oxidized by the oxygen, resulting in deterioration of wiring characteristics.
近年では、銅(Cu)配線表面の酸化を防止するために、銅(Cu)配線上にコバルトタングステンリン(CoWP)またはコバルトタングステンボロン(CoWB)からなるメタルキャップ金属膜を選択的に成膜することにより、銅(Cu)配線上に酸素を含む低誘電率層間絶縁膜を成膜することが可能となった。 In recent years, a metal cap metal film made of cobalt tungsten phosphorus (CoWP) or cobalt tungsten boron (CoWB) is selectively formed on the copper (Cu) wiring in order to prevent oxidation of the copper (Cu) wiring surface. As a result, a low dielectric constant interlayer insulating film containing oxygen can be formed on the copper (Cu) wiring.
以上のように、ハードマスクやキャップ絶縁膜を除去することが可能となり、配線間容量の低減を図ることが可能となる一方、Cu−CMP後においては低誘電率膜が露出することとなり、また、配線層間絶縁膜である低誘電率膜とビア層間絶縁膜である低誘電率膜とが相互に直接的に接する場合が発生する。 As described above, the hard mask and the cap insulating film can be removed, and the capacitance between wirings can be reduced. On the other hand, the low dielectric constant film is exposed after Cu-CMP. In some cases, the low dielectric constant film as the wiring interlayer insulating film and the low dielectric constant film as the via interlayer insulating film are in direct contact with each other.
この場合、ビアの露光パターニング時に下層の配線とのアライメントズレが発生すると、ビアエッチング時にビア孔が下層配線を踏み外した状態で形成されるため、配線層間絶縁膜中へビアの食い込みが発生する。 In this case, if an alignment misalignment with the lower layer wiring occurs during the exposure patterning of the via, the via hole is formed in a state where the lower layer wiring is stepped off during the via etching, so that the via bites into the wiring interlayer insulating film.
ハードマスクのような低誘電率膜とは組成が異なり、かつ、密度も高いような膜が存在したり、キャップ絶縁膜のようなエッチングを一旦ストップさせるような役割を持つ膜が存在したりする場合には、図35に示すように、エッチングの食い込み量は小さい。 There is a film with a composition different from that of a low dielectric constant film such as a hard mask and a high density, or there is a film that temporarily stops etching such as a cap insulating film. In this case, as shown in FIG. 35, the amount of etching bite is small.
これに対して、ハードマスクやキャップ絶縁膜が存在しない場合には、密度の低い低誘電率膜21中へエッチング時の食い込みが発生するために、食い込み量は大きくなる。この結果として、図36に示すように、銅(Cu)成膜時にマイクロボイド22を発生する原因となり、ひいては、配線の特性劣化の原因となりうる。
On the other hand, when there is no hard mask or cap insulating film, the amount of bite increases because the bite during etching occurs in the low dielectric
さらに、特許文献2、3、4に開示された技術においては、配線層間絶縁膜の表面に低誘電率膜が露出した場合、Cu−CMPプロセスにおける研磨速度の配線パターンに対する依存性により、低誘電率膜の表面に形成された改質層の膜厚が変化する。すなわち、改質層は、図37に示したハードマスク31と同様に、位置によって膜厚が変化することとなる。
Further, in the techniques disclosed in Patent Documents 2, 3, and 4, when the low dielectric constant film is exposed on the surface of the wiring interlayer insulating film, the low dielectric constant is caused by the dependency of the polishing rate on the wiring pattern in the Cu-CMP process. The film thickness of the modified layer formed on the surface of the rate film changes. That is, the film thickness of the modified layer varies depending on the position, like the
本発明は、上述したような従来の技術における問題点を解消するためになされたものであり、高性能であり、かつ、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems in the prior art, and an object thereof is to provide a semiconductor device having high performance and high reliability and a method for manufacturing the same. .
上記の目的を達成するため、本発明は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された複数の銅配線層と、上層の銅配線層と下層の銅配線層とを相互に接続する銅ビア層と、前記銅配線層を相互に絶縁分離する配線層間絶縁膜と、前記銅ビア層を相互に絶縁分離するビア層間絶縁膜と、からなる半導体装置において、前記配線層間絶縁膜及び前記ビア層間絶縁膜のうち少なくとも前記配線層間絶縁膜の表面に形成され、均一膜厚の改質層を備えることを特徴とする半導体装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor substrate, a plurality of copper wiring layers formed on the semiconductor substrate, and a copper via interconnecting an upper copper wiring layer and a lower copper wiring layer. A wiring interlayer insulating film for insulating and separating the copper wiring layer from each other; and a via interlayer insulating film for insulating and separating the copper via layer from each other. Provided is a semiconductor device comprising a modified layer having a uniform thickness formed on at least the surface of the wiring interlayer insulating film among the insulating films.
前記改質層は前記配線層間絶縁膜の内部に向かって組成が変化していることが好ましい。 The modified layer preferably changes in composition toward the inside of the wiring interlayer insulating film.
本半導体装置は、前記銅配線層に含まれる銅の酸化を防止するために前記銅配線層の上に形成されたキャップ金属膜をさらに備えることが好ましい。 The semiconductor device preferably further includes a cap metal film formed on the copper wiring layer in order to prevent oxidation of copper contained in the copper wiring layer.
本半導体装置においては、前記キャップ金属膜及び前記配線層間絶縁膜上に前記ビア層間絶縁膜が直接成膜されていることが好ましい。 In the semiconductor device, it is preferable that the via interlayer insulating film is directly formed on the cap metal film and the wiring interlayer insulating film.
本半導体装置は、前記改質層及び前記銅配線層上に形成されたキャップ絶縁膜をさらに備えることが好ましい。 The semiconductor device preferably further includes a cap insulating film formed on the modified layer and the copper wiring layer.
本発明は、さらに、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された複数の銅配線層と、上層の銅配線層と下層の銅配線層とを相互に接続する銅ビア層と、前記銅配線層を相互に絶縁分離する配線層間絶縁膜と、前記銅ビア層を相互に絶縁分離するビア層間絶縁膜と、からなる半導体装置の製造方法において、前記配線層間絶縁膜に前記銅配線層を埋め込んだ後に、前記配線層間絶縁膜に対して真空表面処理を施し、前記配線層間絶縁膜の表面層を選択的に改質する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。 The present invention further includes a semiconductor substrate, a plurality of copper wiring layers formed on the semiconductor substrate, a copper via layer interconnecting an upper copper wiring layer and a lower copper wiring layer, and the copper wiring. In a method of manufacturing a semiconductor device comprising a wiring interlayer insulating film for insulating and separating layers from each other and a via interlayer insulating film for insulating and separating the copper via layer from each other, the copper wiring layer is embedded in the wiring interlayer insulating film Thereafter, a method of manufacturing a semiconductor device is provided, comprising a step of subjecting the wiring interlayer insulating film to a vacuum surface treatment and selectively modifying the surface layer of the wiring interlayer insulating film.
前記真空表面処理としては、例えば、真空プラズマ処理または真空UV処理を選択することができる。 As the vacuum surface treatment, for example, a vacuum plasma treatment or a vacuum UV treatment can be selected.
本方法は、前記銅配線層に含まれる銅の酸化を防止するために前記銅配線層上にキャップ金属膜を形成する工程をさらに備えることが好ましい。 The method preferably further includes a step of forming a cap metal film on the copper wiring layer in order to prevent oxidation of copper contained in the copper wiring layer.
本方法は、前記キャップ金属膜及び前記配線層間絶縁膜上に前記ビア層間絶縁膜を直接成膜する工程をさらに備えることが好ましい。 The method preferably further includes a step of directly forming the via interlayer insulating film on the cap metal film and the wiring interlayer insulating film.
本方法は、前記改質層及び前記銅配線層上にキャップ絶縁膜を形成する工程をさらに備えることが好ましい。 Preferably, the method further includes a step of forming a cap insulating film on the modified layer and the copper wiring layer.
本発明によれば、Cu−CMP時にハードマスクを全て除去して配線層間絶縁膜(低誘電率膜)を露出する場合において、配線層間絶縁膜の上に形成するキャップ絶縁膜の成膜前に、配線層間絶縁膜の最表面のみを改質することにより、キャップ絶縁膜との密着性が良好であり、且つ、ビアエッチング時に配線層間絶縁膜中への付き抜けを抑制することができる改質層が形成される。この改質層は、図1(図1においては、改質層は参照符号41で示される)に示すように、ウェハ面内にわたって、均一な膜厚を有する。
According to the present invention, when the hard mask is completely removed during Cu-CMP and the wiring interlayer insulating film (low dielectric constant film) is exposed, before the cap insulating film formed on the wiring interlayer insulating film is formed. By reforming only the outermost surface of the wiring interlayer insulation film, the modification has good adhesion to the cap insulation film and can suppress penetration into the wiring interlayer insulation film during via etching. A layer is formed. As shown in FIG. 1 (the modified layer is indicated by
従来例においては、図37に示したように、Cu−CMPプロセスにおける研磨速度の配線パターンに対する依存性により、改質層の膜厚が異なる場合があった。これに対して、本発明によれば、ウェハ面内にわたって膜厚が均一な改質層を形成することができる。 In the conventional example, as shown in FIG. 37, the film thickness of the modified layer may differ depending on the dependency of the polishing rate on the wiring pattern in the Cu-CMP process. On the other hand, according to the present invention, it is possible to form a modified layer having a uniform film thickness over the wafer surface.
また、本発明によれば、Cu−CMP時にハードマスクを全て除去して配線層間絶縁膜(低誘電率膜)を露出する場合において、Cu−CMP後に銅配線層の表面に銅の酸化を抑制できる金属キャップ膜を成膜し、さらに、その上に、キャップ絶縁膜を形成することなく、直接に、配線層間絶縁膜となる低誘電率膜を成膜する際に、配線層間絶縁膜の成膜前に、配線層間絶縁膜の最表面のみを均一に改質する。これにより、ビアエッチング時に配線層間絶縁膜中への付き抜けを抑制する、ウェハ面内にわたって膜厚が均一な改質層が形成される。 In addition, according to the present invention, when all of the hard mask is removed during Cu-CMP and the wiring interlayer insulating film (low dielectric constant film) is exposed, copper oxidation is suppressed on the surface of the copper wiring layer after Cu-CMP. When forming a low dielectric constant film to be a wiring interlayer insulating film directly without forming a cap insulating film thereon, a metal cap film that can be formed is formed. Before the film, only the outermost surface of the wiring interlayer insulating film is uniformly modified. As a result, a modified layer having a uniform film thickness is formed over the entire wafer surface, which suppresses penetration into the wiring interlayer insulating film during via etching.
従来例においては、図37に示したように、Cu−CMPプロセスにおける研磨速度の配線パターンに対する依存性により、改質層の膜厚が異なる場合があった。これに対して、本発明によれば、ウェハ面内にわたって膜厚が均一な改質層を形成することができる。 In the conventional example, as shown in FIG. 37, the film thickness of the modified layer may differ depending on the dependency of the polishing rate on the wiring pattern in the Cu-CMP process. On the other hand, according to the present invention, it is possible to form a modified layer having a uniform film thickness over the wafer surface.
本発明によれば、半導体装置の配線層間絶縁膜中のハードマスク及びキャップ絶縁膜の何れか一方または双方が除去されることにより、配線間容量の低減を図ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the capacitance between wirings by removing one or both of the hard mask and the cap insulating film in the wiring interlayer insulating film of the semiconductor device.
さらに、ビアアライメントにズレが生じた時の配線層間絶縁膜中へのエッチング付き抜けをハードマスク、キャップ絶縁膜が存在する場合と同程度とすることが可能となる。このため、配線間容量を低減しながら、従来の構造と同程度またはそれ以上の配線特性や信頼性を得ることが可能となる。 Furthermore, it is possible to make etching through the wiring interlayer insulating film when the misalignment occurs in the via alignment to the same level as when the hard mask and cap insulating film exist. Therefore, it is possible to obtain wiring characteristics and reliability equivalent to or higher than those of the conventional structure while reducing the capacitance between the wirings.
このように、本発明により、高性能であり、かつ、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法が提供される。 As described above, the present invention provides a high-performance and highly reliable semiconductor device and a method for manufacturing the same.
1001、1021 基板
1002、1022 絶縁膜
1003、1023 配線層間絶縁膜
1004、1024 導電性金属配線(銅配線層)
1005、1025 改質層
1006、1026 キャップ絶縁膜
1007、1027 ビア層間絶縁膜
1008、1028 導電性金属ビア(銅ビア層)
1009、1029 配線層間絶縁膜
1010、1030 改質層
1011、1031 導電性金属配線(銅配線層)
111、211、311 基板
112、212、312 絶縁膜
113、213、313 配線層間絶縁膜
114、214、314 改質層
115、215、315 導電性金属配線(銅配線層)
116、217 キャップ絶縁膜
117、218、318 ビア層間絶縁膜
118、219、319 配線層間絶縁膜
119、220、320 改質層
120、221、321 導電性金属配線(銅配線層)
121、222、322 導電性金属ビア(銅ビア層)
216、316 キャップ金属膜
411、511 基板
412、512 絶縁膜
413、513 配線層間絶縁膜
414、514 配線溝
415、515 配線金属膜
416、516 導電性金属配線(銅配線層)
417、518 表面処理
418、519 改質層
419、520 キャップ絶縁膜
420、521 ビア層間絶縁膜
421、522 配線層間絶縁膜
422、523 ビアエッチング孔
423、524 配線エッチング溝
424、525 配線金属膜
425、527 導電性金属ビア(銅ビア層)
426、526 導電性金属配線(銅配線層)
427、529 表面処理
428、530 改質層
517、528 キャップ金属膜1001, 1021
1005, 1025
1009, 1029 Wiring
111, 211, 311
116, 217
121, 222, 322 Conductive metal via (copper via layer)
216, 316
417, 518
426, 526 Conductive metal wiring (copper wiring layer)
427, 529
図2は、本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
本発明の第一の実施形態に係る半導体装置1000は、半導体基板1001と、半導体基板1001上に形成された絶縁膜1002と、絶縁膜1002上に形成された配線層間絶縁膜1003と、配線層間絶縁膜1003の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜1003の表面に形成され、配線層間絶縁膜1003とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層1005と、配線層間絶縁膜1003及び改質層1005の内部においてそれらの厚さ方向の全長にわたって形成された導電性金属配線1004と、導電性金属配線1004及び改質層1005上に形成されたキャップ絶縁膜1006と、キャップ絶縁膜1006上に形成されたビア層間絶縁膜1007と、ビア層間絶縁膜1007の内部においてその厚さ方向の全長にわたって、導電性金属配線1004と接続するように形成された導電性金属ビア1008と、ビア層間絶縁膜1007及び導電性金属ビア1008上に形成された配線層間絶縁膜1009と、配線層間絶縁膜1009の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜1009の表面に形成され、配線層間絶縁膜1009とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層1010と、配線層間絶縁膜1009及び改質層1010の内部においてそれらの厚さ方向の全長にわたって、導電性金属ビア1008と接続するように形成された導電性金属配線1011と、からなる。
A
導電性金属配線1004及び1011は銅または銅合金から構成されている。同様に、導電性金属配線1004と導電性金属配線1011とを接続する導電性金属ビア1008も銅または銅合金から構成されている。
The
このように、本実施形態に係る半導体装置1000は、半導体基板1001上に、複数の銅からなる導電性金属配線1004、1011と、導電性金属配線1004、1011を接続する導電性金属ビア1008と、からなる複数層配線を有する。
As described above, the
導電性金属配線1004、1011は低誘電率の配線層間絶縁膜1003、1009により絶縁分離され、導電性金属ビア1008はビア層間絶縁膜により絶縁分離される。さらに、配線層間絶縁膜1003、1009の表面には均一膜厚の改質層1005、1010が形成されている。
The
各層、各膜の層厚や膜厚は、従来公知のものと同様の範囲で設定され、導電性金属配線1004、1011や導電性金属ビア1008の大きさも従来公知の半導体装置におけるものと同様の範囲で設定される。各層や各膜の形成方法も後述されていないものについては従来公知の方法を適用することができる。
The layer thickness and film thickness of each layer and each film are set in the same range as those conventionally known, and the sizes of the
図3は、本発明の第二の実施形態に係る半導体装置の断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
本発明の第二の実施形態に係る半導体装置1500は、半導体基板1021と、半導体基板1021上に形成された絶縁膜1022と、絶縁膜1022上に形成された配線層間絶縁膜1023と、配線層間絶縁膜1023の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜1023の表面に形成され、配線層間絶縁膜1023とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層1025と、配線層間絶縁膜1023及び改質層1025の内部においてそれらの厚さ方向の全長にわたって形成された導電性金属配線1024と、導電性金属配線1024上に形成されたキャップ金属膜1026と、改質層1025上に形成されたビア層間絶縁膜1027と、ビア層間絶縁膜1027の内部においてその厚さ方向の全長にわたって、導電性金属配線1024と接続するように形成された導電性金属ビア1028と、ビア層間絶縁膜1027及び導電性金属ビア1028上に形成された配線層間絶縁膜1029と、配線層間絶縁膜1029の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜1029の表面に形成され、配線層間絶縁膜1029とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層1030と、配線層間絶縁膜1029及び改質層1030の内部においてそれらの厚さ方向の全長にわたって、導電性金属ビア1028と接続するように形成された導電性金属配線1031と、からなる。
A
導電性金属配線1024及び1031は銅または銅合金から構成されている。同様に、導電性金属配線1024と導電性金属配線1031とを接続する導電性金属ビア1028も銅または銅合金から構成されている。
The
第一の実施形態に係る半導体装置1000(図2)と比較して、第二の実施形態に係る半導体装置1500は、導電性金属配線1024に含まれる銅の酸化を防止するため、導電性金属配線1024上にキャップ金属膜1026をさらに有しているが、導電性金属配線1004及び改質層1005上に形成されたキャップ絶縁膜1006に対応する絶縁膜を有していない。
Compared to the
図2に示した第一の実施形態に係る半導体装置1000の製造方法は、半導体基板1001上に絶縁膜1002を形成する第一工程と、第一工程において形成された絶縁膜1002上に配線層間絶縁膜1003を形成する第二工程と、第二工程において形成された配線層間絶縁膜1003の内部において配線層間絶縁膜1003の厚さ方向の全長にわたって導電性金属配線1004を形成する第三工程と、導電性金属配線1004が形成された後に、配線層間絶縁膜1003の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜1003の表面に、配線層間絶縁膜1003とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層1005を形成する第四工程と、導電性金属配線1004と改質層1005上にビア層間絶縁膜1007を形成する第五工程と、ビア層間絶縁膜1007の内部においてその厚さ方向の全長にわたって、導電性金属配線1004と接続するように導電性金属ビア1008を形成する第六工程と、ビア層間絶縁膜1007及び導電性金属ビア1008上に配線層間絶縁膜1009を形成する第七工程と、配線層間絶縁膜1009の内部においてその厚さ方向の全長にわたって、導電性金属ビア1008と接続するように導電性金属配線1011を形成する第八工程と、導電性金属配線1011が形成された後に、配線層間絶縁膜1009の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜1009の表面に、配線層間絶縁膜1009とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層1010を形成する第九工程と、からなる。
The method for manufacturing the
配線層間絶縁膜1003、1009の表面の改質は、配線層間絶縁膜1003、1009の表面に真空表面処理を施すことにより行なわれる。真空表面処理としては、例えば、真空プラズマ処理や真空UV処理を選択することができる。
The surface modification of the wiring
図3に示した第二の実施形態に係る半導体装置1500の製造方法は、半導体基板1021上に絶縁膜1022を形成する第一工程と、第一工程において形成された絶縁膜1022上に配線層間絶縁膜1023を形成する第二工程と、第二工程において形成された配線層間絶縁膜1023の内部において配線層間絶縁膜1023の厚さ方向の全長にわたって導電性金属配線1024を形成する第三工程と、導電性金属配線1024上にキャップ金属膜1026を形成する第四工程と、キャップ金属膜1026が形成された後に、配線層間絶縁膜1023の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜1023の表面に、配線層間絶縁膜1023とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層1025を形成する第五工程と、導電性金属配線1024と改質層1025上にビア層間絶縁膜1027を形成する第六工程と、ビア層間絶縁膜1027の内部においてその厚さ方向の全長にわたって、導電性金属配線1024と接続するように導電性金属ビア1028を形成する第七工程と、ビア層間絶縁膜1027及び導電性金属ビア1028上に配線層間絶縁膜1029を形成する第八工程と、配線層間絶縁膜1029の内部においてその厚さ方向の全長にわたって、導電性金属ビア1028と接続するように導電性金属配線1031を形成する第九工程と、導電性金属配線1031が形成された後に、配線層間絶縁膜1029の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜1029の表面に、配線層間絶縁膜1029とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層1030を形成する第十工程と、からなる。
The method for manufacturing the
第一の実施形態に係る半導体装置1000の製造方法と比較して、第二の実施形態に係る半導体装置1500の製造方法は、導電性金属配線1024に含まれる銅の酸化を防止するため、導電性金属配線1024上にキャップ金属膜1026を製造する工程を追加的に有している。
Compared with the manufacturing method of the
図4は、上述の本発明の第一の実施形態に係る半導体装置1000の第一の実施例に係る半導体装置100の断面図である。以下、図4を参照して、第一の実施例に係る半導体装置100を説明する。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
第一の実施例に係る半導体装置100は、半導体基板111と、半導体基板111上に形成された絶縁膜112と、絶縁膜112上に形成された配線層間絶縁膜113と、配線層間絶縁膜113の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜113の表面に形成され、配線層間絶縁膜113とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層114と、配線層間絶縁膜113及び改質層114の内部においてそれらの厚さ方向の全長にわたって形成された導電性金属配線115と、導電性金属配線115及び改質層114上に形成されたキャップ絶縁膜116と、キャップ絶縁膜116上に形成されたビア層間絶縁膜117と、ビア層間絶縁膜117の内部においてその厚さ方向の全長にわたって、導電性金属配線115と接続するように形成された導電性金属ビア121と、ビア層間絶縁膜117及び導電性金属ビア121上に形成された配線層間絶縁膜118と、配線層間絶縁膜118の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜118の表面に形成され、配線層間絶縁膜118とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層119と、配線層間絶縁膜118及び改質層119の内部においてそれらの厚さ方向の全長にわたって、導電性金属ビア121と接続するように形成された導電性金属配線120と、からなる。
The
半導体基板111としては、例えば、単結晶シリコン基板を用いることができる。
As the
また、絶縁膜112は、例えば、ボロフォスフォシリケート・ガラス(BPSG:borophosphosilicate glass)、フォスフォシリケート・ガラス(PSG:phosphosilicate glass)、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)、酸弗化シリコン(SiOF)、炭化シリコン(SiC)、炭窒化シリコン(SiCN)またはそれらの組み合わせから構成される。The insulating
配線層間絶縁膜113は、例えば、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜からなる。
The wiring
改質層114の組成は配線層間絶縁膜113の組成に応じて決まる。
The composition of the modified
例えば、配線層間絶縁膜113が炭素含有シリコン酸化膜(SiO1.6C0.4H)である場合には、改質層114はSiO2またはSiO1.9C0.1である。For example, when the wiring
また、改質層114はSiO1.8C0.1N0.1から構成することもできる。The modified
また、改質層114は配線層間絶縁膜113を改質して形成された膜であるため、配線層間絶縁膜113の表面から配線層間絶縁膜113の内部に向けて、段階的に組成が変化している場合もある。
Further, since the modified
例えば、配線層間絶縁膜113が炭素含有シリコン酸化膜SiO1.6C0.4である場合、改質層114の最表面においては改質層114はSiO1.9C0.1からなり、配線層間絶縁膜113の内部になるにつれて、図5に示すように、段階的に酸素(O)と炭素(C)の濃度が変化している場合もある。For example, when the wiring
上述のように、改質層114の膜厚は均一である。例えば、改質層114の膜厚はウェハ面内において50オングストローム乃至200オングストロームの間で均一である。
As described above, the film thickness of the modified
導電性金属配線115及び導電性金属ビア121は銅または銅合金からつくられる。
The
導電性金属配線115上に形成されているキャップ絶縁膜116は、導電性金属配線115の酸化を防止し、かつ、ビア孔の形成のためのエッチング時のストッパーの役割を果たす。キャップ絶縁膜116は、例えば、炭化シリコン(SiC)、炭窒化シリコン(SiCN)、窒化シリコン(SiN)からなる。
The
例えば、配線層間絶縁膜113がSiO1.6C0.4からなり、キャップ絶縁膜116が炭窒化シリコン(SiCN)からなるものである場合には、改質層114は、図6に示すように、キャップ絶縁膜116(SiCN)に近づくにつれて段階的に窒素(N)の濃度が増加し、また、配線層間絶縁膜113(SiO1.6C0.4)に近づくにつれて段階的に窒素(N)の濃度が減少する。このように、改質層114の上下の膜、すなわち、配線層間絶縁膜113及びキャップ絶縁膜116の組成に応じて、改質層114の組成が上下の膜に向かって段階的に変化する場合もある。For example, when the wiring
ビア層間絶縁膜117は、例えば、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜からなる。
The via interlayer insulating
配線層間絶縁膜118は、例えば、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜からなる。 The wiring interlayer insulating film 118 is made of, for example, an organic polymer of a low dielectric constant material, MSQ, HSQ, or a carbon-containing silicon oxide film.
配線層間絶縁膜118の最表面には、配線層間絶縁膜118とは元素組成が異なる改質層119がウェハ面内にわたり均一の膜厚で形成されている。
On the outermost surface of the wiring interlayer insulating film 118, a modified
例えば、配線層間絶縁膜118が炭素含有シリコン酸化膜(SiO1.6C0.4H)からなるものである場合には、改質層119はSiO2またはSiO1.9C0.1からなる。For example, when the wiring interlayer insulating film 118 is made of a carbon-containing silicon oxide film (SiO 1.6 C 0.4 H), the modified
また、改質層119はSiO1.8C0.1N0.1から構成することもできる。The modified
また、改質層119は配線層間絶縁膜118を改質して形成された膜であるため、配線層間絶縁膜118の表面から配線層間絶縁膜118の内部に向けて、段階的に組成が変化している場合もある。
Further, since the modified
例えば、配線層間絶縁膜118が炭素含有シリコン酸化膜SiO1.6C0.4である場合、改質層119の最表面においては改質層119はSiO1.9C0.1からなり、配線層間絶縁膜118の内部になるにつれて、図5に示すように、段階的に酸素(O)と炭素(C)の濃度が変化している場合もある。For example, when the wiring interlayer insulating film 118 is a carbon-containing silicon oxide film SiO 1.6 C 0.4 , the modified
上述のように、改質層119の膜厚は均一である。例えば、改質層119の膜厚はウェハ面内において50オングストローム乃至200オングストロームの間で均一である。
As described above, the film thickness of the modified
図4に示すように、第一の実施例に係る半導体装置100は2層の導電性金属配線を有するものとして構成されているが、導電性金属配線及び配線層間絶縁膜の製造工程を繰り返すことにより、3層以上の多層配線構造を有するものとして構成することも可能である。
As shown in FIG. 4, the
あるいは、その多層配線構造上に配線層間絶縁膜118とは種類の異なる配線層間絶縁膜(図示せず)を形成し、その中に導電性金属配線を形成することも可能である。 Alternatively, a wiring interlayer insulating film (not shown) of a type different from the wiring interlayer insulating film 118 can be formed on the multilayer wiring structure, and a conductive metal wiring can be formed therein.
また、第一の実施例に係る半導体装置100は、導電性金属ビア121と導電性金属配線120とを同時に形成するデュアルダマシンプロセスで作製されているが、導電性金属ビア121と導電性金属配線120とを別々に形成するシングルダマシンプロセスで作製することも可能である。
The
図8は、上述の本発明の第一の実施形態に係る半導体装置1000の第二の実施例に係る半導体装置200の断面図である。以下、図8を参照して、第二の実施例に係る半導体装置200を説明する。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
第二の実施例に係る半導体装置200は、半導体基板211と、半導体基板211上に形成された絶縁膜212と、絶縁膜212上に形成された配線層間絶縁膜213と、配線層間絶縁膜213の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜213の表面に形成され、配線層間絶縁膜213とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層214と、配線層間絶縁膜213及び改質層214の内部においてそれらの厚さ方向の全長にわたって形成された導電性金属配線215と、導電性金属配線215上に形成されたキャップ金属膜216と、キャップ金属膜216及び改質層214上に形成されたキャップ絶縁膜217と、キャップ絶縁膜217上に形成されたビア層間絶縁膜218と、ビア層間絶縁膜218の内部においてその厚さ方向の全長にわたって、導電性金属配線215と接続するように形成された導電性金属ビア222と、ビア層間絶縁膜218及び導電性金属ビア222上に形成された配線層間絶縁膜219と、配線層間絶縁膜219の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜219の表面に形成され、配線層間絶縁膜219とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層220と、配線層間絶縁膜219及び改質層220の内部においてそれらの厚さ方向の全長にわたって、導電性金属ビア222と接続するように形成された導電性金属配線221と、からなる。
The
図4に示した第一の実施例に係る半導体装置100と比較して、第二の実施例に係る半導体装置200は、導電性金属配線215上に形成されたキャップ金属膜216を追加的に備えている。
Compared with the
半導体基板211としては、例えば、単結晶シリコン基板を用いることができる。
As the
また、絶縁膜212は、例えば、ボロフォスフォシリケート・ガラス(BPSG:borophosphosilicate glass)、フォスフォシリケート・ガラス(PSG:phosphosilicate glass)、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)、酸弗化シリコン(SiOF)、炭化シリコン(SiC)、炭窒化シリコン(SiCN)またはそれらの組み合わせから構成される。The insulating
配線層間絶縁膜213は、例えば、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜からなる。
The wiring
改質層214の組成は配線層間絶縁膜213の組成に応じて決まる。
The composition of the modified
例えば、配線層間絶縁膜213が炭素含有シリコン酸化膜(SiO1.6C0.4H)である場合には、改質層214はSiO2またはSiO1.9C0.1である。For example, when the wiring
また、改質層214はSiO1.8C0.1N0.1から構成することもできる。The modified
また、改質層214は配線層間絶縁膜213を改質して形成された膜であるため、配線層間絶縁膜213の表面から配線層間絶縁膜213の内部に向けて、段階的に組成が変化している場合もある。
Further, since the modified
例えば、配線層間絶縁膜213が炭素含有シリコン酸化膜SiO1.6C0.4である場合、改質層214の最表面においては改質層214はSiO1.9C0.1からなり、配線層間絶縁膜213の内部になるにつれて、図5に示すように、段階的に酸素(O)と炭素(C)の濃度が変化している場合もある。For example, when the wiring
上述のように、改質層214の膜厚は均一である。例えば、改質層214の膜厚はウェハ面内において50オングストローム乃至200オングストロームの間で均一である。
As described above, the film thickness of the modified
導電性金属配線215及び導電性金属ビア222は銅または銅合金からつくられる。
The
導電性金属配線215上に形成されているキャップ金属膜216は、導電性金属配線215に含有される銅の酸化を防止する。
The
キャップ金属膜216は、例えば、コバルトタングステンリン、コバルトタングステンボロン等の非酸化性金属からなる。
The
キャップ金属膜216上及び改質層214上に形成されたキャップ絶縁膜217は、ビア孔の形成のためのエッチング時のストッパーの役割を果たす。キャップ絶縁膜217は、例えば、炭化シリコン(SiC)、炭窒化シリコン(SiCN)、窒化シリコン(SiN)からなる。
The
また、キャップ金属膜216が非酸化性材料からなる膜である場合には、キャップ絶縁膜217は酸化シリコン(SiO2)のような酸化物から構成することも可能である。In the case where the
例えば、配線層間絶縁膜213がSiO1.6C0.4からなり、キャップ絶縁膜217が炭窒化シリコン(SiCN)からなるものである場合には、改質層214は、図6に示すように、キャップ絶縁膜217(SiCN)に近づくにつれて段階的に窒素(N)の濃度が増加し、また、配線層間絶縁膜213(SiO1.6C0.4)に近づくにつれて段階的に窒素(N)の濃度が減少する。このように、改質層214の上下の膜、すなわち、配線層間絶縁膜213及びキャップ絶縁膜217の組成に応じて、改質層214の組成が上下の膜に向かって段階的に変化する場合もある。For example, when the wiring
ビア層間絶縁膜218は、例えば、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜からなる。
The via interlayer insulating
配線層間絶縁膜219は、例えば、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜からなる。
The wiring
配線層間絶縁膜219の最表面には、配線層間絶縁膜219とは元素組成が異なる改質層220がウェハ面内にわたり均一の膜厚で形成されている。
On the outermost surface of the wiring
例えば、配線層間絶縁膜219が炭素含有シリコン酸化膜(SiO1.6C0.4H)からなるものである場合には、改質層220はSiO2またはSiO1.9C0.1からなる。For example, when the wiring
また、改質層220はSiO1.8C0.1N0.1から構成することもできる。Further, the modified
また、改質層220は配線層間絶縁膜219を改質して形成された膜であるため、配線層間絶縁膜219の表面から配線層間絶縁膜219の内部に向けて、段階的に組成が変化している場合もある。
Further, since the modified
例えば、配線層間絶縁膜219が炭素含有シリコン酸化膜SiO1.6C0.4である場合、改質層220の最表面においては改質層220はSiO1.9C0.1からなり、配線層間絶縁膜219の内部になるにつれて、図5に示すように、段階的に酸素(O)と炭素(C)の濃度が変化している場合もある。For example, when the wiring
上述のように、改質層220の膜厚は均一である。例えば、改質層220の膜厚はウェハ面内において50オングストローム乃至200オングストロームの間で均一である。
As described above, the film thickness of the modified
図8に示すように、第二の実施例に係る半導体装置200は2層の導電性金属配線を有するものとして構成されているが、導電性金属配線及び配線層間絶縁膜の製造工程を繰り返すことにより、3層以上の多層配線構造を有するものとして構成することも可能である。
As shown in FIG. 8, the
あるいは、その多層配線構造上に配線層間絶縁膜219とは種類の異なる配線層間絶縁膜(図示せず)を形成し、その中に導電性金属配線を形成することも可能である。
Alternatively, it is possible to form a wiring interlayer insulating film (not shown) of a type different from the wiring
また、第二の実施例に係る半導体装置200は、導電性金属ビア222と導電性金属配線221とを同時に形成するデュアルダマシンプロセスで作製されているが、導電性金属ビア222と導電性金属配線221とを別々に形成するシングルダマシンプロセスで作製することも可能である。
The
図9は、上述の本発明の第二の実施形態に係る半導体装置1500の実施例に係る半導体装置300の断面図である。以下、図9を参照して、第二の実施形態に係る半導体装置1500の実施例に係る半導体装置300を第三の実施例に係る半導体装置として説明する。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a
第三の実施例に係る半導体装置300は、半導体基板311と、半導体基板311上に形成された絶縁膜312と、絶縁膜312上に形成された配線層間絶縁膜313と、配線層間絶縁膜313の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜313の表面に形成され、配線層間絶縁膜313とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層314と、配線層間絶縁膜313及び改質層314の内部においてそれらの厚さ方向の全長にわたって形成された導電性金属配線315と、導電性金属配線315上に形成されたキャップ金属膜316と、改質層314及びキャップ金属膜316上に形成されたビア層間絶縁膜318と、ビア層間絶縁膜318の内部においてその厚さ方向の全長にわたって、導電性金属配線315と接続するように形成された導電性金属ビア322と、ビア層間絶縁膜318及び導電性金属ビア322上に形成された配線層間絶縁膜319と、配線層間絶縁膜319の表面を改質することにより、配線層間絶縁膜319の表面に形成され、配線層間絶縁膜319とは膜の組成が異なり、膜の厚さが均一な改質層320と、配線層間絶縁膜319及び改質層320の内部においてそれらの厚さ方向の全長にわたって、導電性金属ビア322と接続するように形成された導電性金属配線321と、からなる。
A
導電性金属配線315及び321は銅または銅合金から構成されている。同様に、導電性金属配線315と導電性金属配線321とを接続する導電性金属ビア322も銅または銅合金から構成されている。
The
第二の実施例に係る半導体装置200(図8)と比較して、第三の実施例に係る半導体装置300は、キャップ金属膜216及び改質層214上に形成されたキャップ絶縁膜217に相当する絶縁膜を有していない。
Compared to the
半導体基板311としては、例えば、単結晶シリコン基板を用いることができる。
As the
また、絶縁膜312は、例えば、ボロフォスフォシリケート・ガラス(BPSG:borophosphosilicate glass)、フォスフォシリケート・ガラス(PSG:phosphosilicate glass)、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)、酸弗化シリコン(SiOF)、炭化シリコン(SiC)、炭窒化シリコン(SiCN)またはそれらの組み合わせから構成される。The insulating
配線層間絶縁膜313は、例えば、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜からなる。
The wiring
改質層314の組成は配線層間絶縁膜313の組成に応じて決まる。
The composition of the modified
例えば、配線層間絶縁膜313が炭素含有シリコン酸化膜(SiO1.6C0.4H)である場合には、改質層314はSiO2またはSiO1.9C0.1である。For example, when the wiring
また、改質層314はSiO1.8C0.1N0.1から構成することもできる。The modified
また、改質層314は配線層間絶縁膜313を改質して形成された膜であるため、配線層間絶縁膜313の表面から配線層間絶縁膜313の内部に向けて、段階的に組成が変化している場合もある。
Further, since the modified
例えば、配線層間絶縁膜313が炭素含有シリコン酸化膜SiO1.6C0.4である場合、改質層314の最表面においては改質層314はSiO1.9C0.1からなり、配線層間絶縁膜313の内部になるにつれて、図5に示すように、段階的に酸素(O)と炭素(C)の濃度が変化している場合もある。For example, when the wiring
上述のように、改質層314の膜厚は均一である。例えば、改質層314の膜厚はウェハ面内において50オングストローム乃至200オングストロームの間で均一である。
As described above, the film thickness of the modified
導電性金属配線315及び導電性金属ビア322は銅または銅合金からつくられる。
The
導電性金属配線315上に形成されているキャップ金属膜316は、導電性金属配線315に含有される銅の酸化を防止する。
The
キャップ金属膜316は、例えば、コバルトタングステンリン、コバルトタングステンボロン等の非酸化性金属からなる。
The
ビア層間絶縁膜318は、例えば、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜からなる。
The via interlayer insulating
配線層間絶縁膜219は、例えば、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜からなる。
The wiring
配線層間絶縁膜219の最表面には、配線層間絶縁膜219とは元素組成が異なる改質層220がウェハ面内にわたり均一の膜厚で形成されている。
On the outermost surface of the wiring
例えば、配線層間絶縁膜219が炭素含有シリコン酸化膜(SiO1.6C0.4H)からなるものである場合には、改質層220はSiO2またはSiO1.9C0.1からなる。For example, when the wiring
また、改質層220はSiO1.8C0.1N0.1から構成することもできる。Further, the modified
例えば、配線層間絶縁膜313がSiO1.6C0.4からなり、ビア層間絶縁膜318がSiO1.6C0.4からなるものである場合には、改質層314は、図7に示すように、上下の膜であるビア層間絶縁膜318及び配線層間絶縁膜313に近づくにつれて段階的に炭素(C)の濃度が増加する。このように、改質層314の上下の膜、すなわち、ビア層間絶縁膜318及び配線層間絶縁膜313の組成に応じて、改質層314の組成が上下の膜に向かって段階的に変化する場合もある。For example, when the wiring
配線層間絶縁膜319は、例えば、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜からなる。
The wiring
配線層間絶縁膜319の最表面には、配線層間絶縁膜319とは元素組成が異なる改質層320がウェハ面内にわたり均一の膜厚で形成されている。
On the outermost surface of the wiring
例えば、配線層間絶縁膜319が炭素含有シリコン酸化膜(SiO1.6C0.4H)からなるものである場合には、改質層320はSiO2またはSiO1.9C0.1からなる。For example, when the wiring
また、改質層320はSiO1.8C0.1N0.1から構成することもできる。The modified
また、改質層320は配線層間絶縁膜319を改質して形成された膜であるため、配線層間絶縁膜319の表面から配線層間絶縁膜319の内部に向けて、段階的に組成が変化している場合もある。
Further, since the modified
例えば、配線層間絶縁膜319が炭素含有シリコン酸化膜SiO1.6C0.4である場合、改質層320の最表面においては改質層320はSiO1.9C0.1からなり、配線層間絶縁膜319の内部になるにつれて、図5に示すように、段階的に酸素(O)と炭素(C)の濃度が変化している場合もある。For example, when the wiring
上述のように、改質層320の膜厚は均一である。例えば、改質層320の膜厚はウェハ面内において50オングストローム乃至200オングストロームの間で均一である。
As described above, the film thickness of the modified
図9に示すように、第三の実施例に係る半導体装置300は2層の導電性金属配線を有するものとして構成されているが、導電性金属配線及び配線層間絶縁膜の製造工程を繰り返すことにより、3層以上の多層配線構造を有するものとして構成することも可能である。
As shown in FIG. 9, the
あるいは、その多層配線構造上に配線層間絶縁膜319とは種類の異なる配線層間絶縁膜(図示せず)を形成し、その中に導電性金属配線を形成することも可能である。
Alternatively, a wiring interlayer insulating film (not shown) of a type different from the wiring
また、第三の実施例に係る半導体装置300は、導電性金属ビア322と導電性金属配線321とを同時に形成するデュアルダマシンプロセスで作製されているが、導電性金属ビア322と導電性金属配線321とを別々に形成するシングルダマシンプロセスで作製することも可能である。
The
図10乃至図20は、図4に示した第一の実施例に係る半導体装置100の製造方法の各工程における半導体装置100の断面図である。以下、第四の実施例として、図10乃至図20を参照して、第一の実施例に係る半導体装置100の製造方法を説明する。
10 to 20 are cross-sectional views of the
まず、図10に示すように、半導体基板411上に絶縁膜412を形成する。
First, as illustrated in FIG. 10, the insulating
半導体基板411としては単結晶シリコン基板を用いることができる。
As the
また、絶縁膜412は、例えば、ボロフォスフォシリケート・ガラス(BPSG:borophosphosilicate glass)、フォスフォシリケート・ガラス(PSG:phosphosilicate glass)、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)、酸弗化シリコン(SiOF)、炭化シリコン(SiC)、炭窒化シリコン(SiCN)またはそれらの組み合わせからなる膜として構成される。
The insulating
次に、図11に示すように、絶縁膜412上に配線層間絶縁膜413を形成する。
Next, as shown in FIG. 11, a wiring
配線層間絶縁膜413は、例えば、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜からなる。
The wiring
配線層間絶縁膜413上に、例えば、SiO2またはSiCの絶縁膜からなるハードマスクを形成する場合もある。In some cases, a hard mask made of, for example, an insulating film of SiO 2 or SiC is formed on the wiring
次に、配線層間絶縁膜413上にフォトレジスト(図示ず)を塗布し、フォトレジストを露光及び現像し、エッチング用のマスク(図示せず)を形成する。次いで、このマスクを用いて、配線層間絶縁膜413をエッチングし、図12に示すように、配線層間絶縁膜413に配線溝414を形成する。
Next, a photoresist (not shown) is applied on the wiring
次いで、図13に示すように、金属バリア膜(図示せず)や配線金属膜415を配線溝414に埋め込む。
Next, as shown in FIG. 13, a metal barrier film (not shown) or a
例えば、金属バリア膜はタンタルまたは窒化タンタルからなり、配線金属膜415は銅または銅合金からなる。
For example, the metal barrier film is made of tantalum or tantalum nitride, and the
その後、図14に示すように、化学機械研磨(CMP)法により、余剰な配線金属膜415、すなわち、配線層間絶縁膜413よりも上方にある配線金属膜415を除去し、配線416を形成する。このCMPの際、配線層間絶縁膜413を露出させる。
Thereafter, as shown in FIG. 14, the excessive
次に、図15に示すように、キャップ絶縁膜419を成膜する前に、金属配線416の表面及び配線層間絶縁膜413の表面に所定の処理417を施し、配線層間絶縁膜413の最表面に配線層間絶縁膜413とは元素組成が異なる改質層418を形成する。
Next, as shown in FIG. 15, before forming the
所定の処理417としては、キャップ絶縁膜419成膜前の窒素プラズマ処理、アンモニアプラズマ処理、水素プラズマ処理、ヘリウムプラズマ処理等のプラズマ処理(真空プラズマ処理)を選択することができる。
As the
あるいは、所定の処理417として、UV処理(真空UV処理)またはEB処理を行なうことも可能である。
Alternatively, as the
改質層418は、例えば、SiO2またはSiO1.9C0.1からなる。あるいは、改質層418はSiO1.8C0.1N0.1から構成することもできる。The modified
また、改質層418は配線層間絶縁膜413を改質して形成された膜であるため、配線層間絶縁膜413の表面から配線層間絶縁膜413の内部に向けて、段階的に組成が変化している場合もある。
Further, since the modified
例えば、配線層間絶縁膜413が炭素含有シリコン酸化膜SiO1.6C0.4である場合、改質層418の最表面においては改質層418はSiO1.9C0.1からなり、配線層間絶縁膜413の内部になるにつれて、図5に示すように、段階的に酸素(O)と炭素(C)の濃度が変化している場合もある。For example, when the wiring
上述のように、改質層418の膜厚は均一である。例えば、改質層418の膜厚はウェハ面内において50オングストローム乃至200オングストロームの間で均一である。
As described above, the film thickness of the modified
所定の処理417による改質層418の形成後、図16に示すように、キャップ絶縁膜419、ビア層間絶縁膜420及び配線層間絶縁膜421をこの順に形成する。
After the modified
キャップ絶縁膜419は、例えば、炭化シリコン、炭窒化シリコン、窒化シリコンからなる。
The
ビア層間絶縁膜420及び配線層間絶縁膜421は、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜である。
The via interlayer insulating
その後、図17に示すように、エッチングプロセスにより、ビア層間絶縁膜420にビア孔422を、配線層間絶縁膜421に配線溝423をそれぞれ形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 17, via
次いで、図18に示すように、金属バリア膜(図示せず)や配線金属膜424をビア孔422及び配線溝423に埋め込む。
Next, as shown in FIG. 18, a metal barrier film (not shown) or a
バリア金属膜は、例えば、タンタルや窒化タンタルからなり、配線金属膜424は銅または銅合金からなる。
The barrier metal film is made of, for example, tantalum or tantalum nitride, and the
この際、図18に示すように、ビア孔422のアライメントのズレにより、ビア孔422の底面が下層の配線金属膜424からずれた場合においても、改質層418が存在するために、ビア層間絶縁膜420よりもエッチングレートが低下し、配線層間絶縁膜413中へのビア孔422の食い込みを抑制することができる。
At this time, as shown in FIG. 18, even when the bottom surface of the via
その後、図19に示すように、化学機械研磨(CMP)法により、余剰な配線金属膜424を除去し、金属配線426及びビア425を形成する。このCMPの際、配線層間絶縁膜421を露出させる。
After that, as shown in FIG. 19, the excess
次に、図20に示すように、キャップ絶縁膜429を成膜する前に、金属配線426の表面及び配線層間絶縁膜421の表面に所定の処理427を施し、配線層間絶縁膜421の最表面に配線層間絶縁膜421とは元素組成が異なる改質層428を形成する。
Next, as shown in FIG. 20, before forming the cap insulating film 429, a
所定の処理427としては、キャップ絶縁膜(図示せず)の成膜前の窒素プラズマ処理、アンモニアプラズマ処理、水素プラズマ処理、ヘリウムプラズマ処理等のプラズマ処理(真空プラズマ処理)を選択することができる。
As the
あるいは、所定の処理427として、UV処理(真空UV処理)またはEB処理を行なうことも可能である。
Alternatively, as the
改質層428は、例えば、SiO2またはSiO1.9C0.1からなる。あるいは、改質層428はSiO1.8C0.1N0.1から構成することもできる。The modified
また、改質層428は配線層間絶縁膜421を改質して形成された膜であるため、配線層間絶縁膜421の表面から配線層間絶縁膜421の内部に向けて、段階的に組成が変化している場合もある。
Further, since the modified
例えば、配線層間絶縁膜421が炭素含有シリコン酸化膜SiO1.6C0.4である場合、改質層428の最表面においては改質層428はSiO1.9C0.1からなり、配線層間絶縁膜421の内部になるにつれて、図5に示すように、段階的に酸素(O)と炭素(C)の濃度が変化している場合もある。For example, when the wiring
上述のように、改質層428の膜厚は均一である。例えば、改質層428の膜厚はウェハ面内において50オングストローム乃至200オングストロームの間で均一である。
As described above, the film thickness of the modified
図20に示すように、第四の実施例に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置は2層の導電性金属配線を有するものとして構成されているが、導電性金属配線及び配線層間絶縁膜の製造工程を繰り返すことにより、3層以上の多層配線構造を有するものとして構成することも可能である。 As shown in FIG. 20, the semiconductor device manufactured by the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment is configured to have two layers of conductive metal wiring. By repeating the manufacturing process of the insulating film, a structure having a multilayer wiring structure of three or more layers can be formed.
あるいは、その多層配線構造上に配線層間絶縁膜421とは種類の異なる配線層間絶縁膜(図示せず)を形成し、その中に導電性金属配線を形成することも可能である。
Alternatively, it is also possible to form a wiring interlayer insulating film (not shown) of a type different from the wiring
また、第四の実施例に係る半導体装置の製造方法においては、導電性金属ビア425と導電性金属配線426とを同時に形成するデュアルダマシンプロセスを採用しているが、導電性金属ビア425と導電性金属配線426とを別々に形成するシングルダマシンプロセスを採用することも可能である。
In the semiconductor device manufacturing method according to the fourth embodiment, a dual damascene process in which the conductive metal via 425 and the
なお、所定の処理427を実施した後、改質層428上にさらに他の層を形成することも可能である。
Note that another layer may be formed over the modified
図21乃至図34は、図8に示した第二の実施例に係る半導体装置200の製造方法の各工程における半導体装置200の断面図である。以下、第五の実施例として、図21乃至図34を参照して、第二の実施例に係る半導体装置200の製造方法を説明する。
21 to 34 are cross-sectional views of the
まず、図21に示すように、半導体基板511上に絶縁膜512を形成する。
First, as illustrated in FIG. 21, the insulating
半導体基板511としては単結晶シリコン基板を用いることができる。
As the
また、絶縁膜512は、例えば、ボロフォスフォシリケート・ガラス(BPSG:borophosphosilicate glass)、フォスフォシリケート・ガラス(PSG:phosphosilicate glass)、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)、酸弗化シリコン(SiOF)、炭化シリコン(SiC)、炭窒化シリコン(SiCN)またはそれらの組み合わせからなる膜として構成される。
The insulating
次に、図22に示すように、絶縁膜512上に配線層間絶縁膜513を形成する。
Next, as shown in FIG. 22, a wiring
配線層間絶縁膜513は、例えば、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜からなる。
The wiring
配線層間絶縁膜513上に、例えば、SiO2またはSiCの絶縁膜からなるハードマスクを形成する場合もある。In some cases, a hard mask made of, for example, a SiO 2 or SiC insulating film is formed on the wiring
次に、配線層間絶縁膜513上にフォトレジスト(図示ず)を塗布し、フォトレジストを露光及び現像し、エッチング用のマスク(図示せず)を形成する。次いで、このマスクを用いて、配線層間絶縁膜513をエッチングし、図23に示すように、配線層間絶縁膜513に配線溝514を形成する。
Next, a photoresist (not shown) is applied on the wiring
次いで、図24に示すように、金属バリア膜(図示せず)や配線金属膜515を配線溝514に埋め込む。
Next, as shown in FIG. 24, a metal barrier film (not shown) or a
例えば、金属バリア膜はタンタルまたは窒化タンタルからなり、配線金属膜515は銅または銅合金からなる。
For example, the metal barrier film is made of tantalum or tantalum nitride, and the
その後、図25に示すように、化学機械研磨(CMP)法により、余剰な配線金属膜515、すなわち、配線層間絶縁膜513よりも上方にある配線金属膜515を除去し、配線516を形成する。このCMPの際、配線層間絶縁膜513を露出させる。
After that, as shown in FIG. 25, the excessive
次に、図26に示すように、金属配線516上にキャップ金属膜517を成膜する。
Next, as shown in FIG. 26, a
キャップ金属膜517は、例えば、非酸化性金属であるコバルトタングステンリンやコバルトタングステンボロンからなる。
The
次いで、図27に示すように、キャップ金属膜517の表面及び配線層間絶縁膜513の表面に所定の処理518を施し、配線層間絶縁膜513の最表面に配線層間絶縁膜513とは元素組成が異なる改質層519を形成する。
Next, as shown in FIG. 27, a
所定の処理518としては、キャップ絶縁膜520の成膜前の窒素プラズマ処理、アンモニアプラズマ処理、水素プラズマ処理、ヘリウムプラズマ処理等のプラズマ処理(真空プラズマ処理)を選択することができる。
As the
あるいは、所定の処理518として、金属配線516の表面が非酸化性のキャップ金属膜517で覆われているため、酸素プラズマ処理(真空酸素プラズマ処理)を選択することも可能である。
Alternatively, as the
あるいは、所定の処理518として、UV処理(真空UV処理)またはEB処理を行なうことも可能である。
Alternatively, as the
改質層519は、例えば、SiO2またはSiO1.9C0.1からなる。あるいは、改質層519はSiO1.8C0.1N0.1から構成することもできる。The modified
また、改質層519は配線層間絶縁膜513を改質して形成された膜であるため、配線層間絶縁膜513の表面から配線層間絶縁膜513の内部に向けて、段階的に組成が変化している場合もある。
Further, since the modified
例えば、配線層間絶縁膜513が炭素含有シリコン酸化膜SiO1.6C0.4である場合、改質層519の最表面においては改質層519はSiO1.9C0.1からなり、配線層間絶縁膜513の内部になるにつれて、図5に示すように、段階的に酸素(O)と炭素(C)の濃度が変化している場合もある。For example, when the wiring
上述のように、改質層519の膜厚は均一である。例えば、改質層519の膜厚はウェハ面内において50オングストローム乃至200オングストロームの間で均一である。
As described above, the film thickness of the modified
所定の処理518による改質層517の形成後、図28に示すように、キャップ絶縁膜520、ビア層間絶縁膜521及び配線層間絶縁膜522をこの順に形成する。
After the modified
キャップ絶縁膜520は、例えば、炭化シリコン、炭窒化シリコン、窒化シリコンからなる。
The
また、キャップ金属膜517が非酸化性材料からなるものである場合には、キャップ絶縁膜520は酸化シリコンのような酸化物から構成することも可能である。
Further, when the
ビア層間絶縁膜521及び配線層間絶縁膜522は、低誘電率材料の有機ポリマー、MSQ、HSQまたは炭素含有シリコン酸化膜である。
The via interlayer insulating
また、金属配線516の表面が非酸化性のキャップ金属膜517で覆われているため、図29に示すように、キャップ絶縁膜520を形成せずに、直接ビア層間絶縁膜521を改質層519及びキャップ金属膜517上に形成することも可能である。
Further, since the surface of the
その後、図30に示すように、エッチングプロセスにより、ビア層間絶縁膜521にビア孔523を、配線層間絶縁膜522に配線溝524をそれぞれ形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 30, via
次いで、図31に示すように、金属バリア膜(図示せず)や配線金属膜525をビア孔523及び配線溝524に埋め込む。
Next, as shown in FIG. 31, a metal barrier film (not shown) or a
バリア金属膜は、例えば、タンタルや窒化タンタルからなり、配線金属膜525は銅または銅合金からなる。
The barrier metal film is made of, for example, tantalum or tantalum nitride, and the
この際、図31に示すように、ビア孔523のアライメントのズレにより、ビア孔523の底面が下層の配線金属膜516からずれた場合においても、改質層519が存在するために、ビア層間絶縁膜521よりもエッチングレートが低下し、配線層間絶縁膜513中へのビア孔523の食い込みを抑制することができる。
At this time, as shown in FIG. 31, even when the bottom surface of the via
その後、図32に示すように、化学機械研磨(CMP)法により、余剰な配線金属膜525を除去し、金属配線526及びビア527を形成する。このCMPの際、配線層間絶縁膜522を露出させる。
Thereafter, as shown in FIG. 32, the excessive
次に、図33に示すように、非酸化性材料からなるキャップ金属膜528を金属配線526上に成膜する。
Next, as shown in FIG. 33, a
キャップ金属膜528は、例えば、コバルトタングステンリンやコバルトタングステンボロンからなる。
The
次いで、図34に示すように、キャップ金属膜528の表面及び配線層間絶縁膜522の表面に所定の処理529を施し、配線層間絶縁膜522の最表面に配線層間絶縁膜522とは元素組成が異なる改質層530を形成する。
Next, as shown in FIG. 34, the surface of the
所定の処理529としては、キャップ絶縁膜(図示せず)の成膜前ビア層間絶縁膜(図示せず)成膜前の窒素プラズマ処理、アンモニアプラズマ処理、水素プラズマ処理、ヘリウムプラズマ処理等のプラズマ処理(真空プラズマ処理)を選択することができる。
As the
あるいは、所定の処理529として、金属配線526の表面が非酸化性のキャップ金属膜528で覆われているため、酸素プラズマ処理(真空酸素プラズマ処理)を選択することも可能である。
Alternatively, as the
あるいは、所定の処理529として、UV処理(真空UV処理)またはEB処理を行なうことも可能である。
Alternatively, as the
改質層530は、例えば、SiO2またはSiO1.9C0.1からなる。あるいは、改質層530はSiO1.8C0.1N0.1から構成することもできる。The modified
また、改質層530は配線層間絶縁膜522を改質して形成された膜であるため、配線層間絶縁膜522の表面から配線層間絶縁膜522の内部に向けて、段階的に組成が変化している場合もある。
Further, since the modified
例えば、配線層間絶縁膜522が炭素含有シリコン酸化膜SiO1.6C0.4である場合、改質層530の最表面においては改質層530はSiO1.9C0.1からなり、配線層間絶縁膜522の内部になるにつれて、図5に示すように、段階的に酸素(O)と炭素(C)の濃度が変化している場合もある。For example, when the wiring
上述のように、改質層530の膜厚は均一である。例えば、改質層530の膜厚はウェハ面内において50オングストローム乃至200オングストロームの間で均一である。
As described above, the film thickness of the modified
図34に示すように、第五の実施例に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置は2層の導電性金属配線を有するものとして構成されているが、導電性金属配線及び配線層間絶縁膜の製造工程を繰り返すことにより、3層以上の多層配線構造を有するものとして構成することも可能である。 As shown in FIG. 34, the semiconductor device manufactured by the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment is configured to have two layers of conductive metal wiring. By repeating the manufacturing process of the insulating film, a structure having a multilayer wiring structure of three or more layers can be formed.
あるいは、その多層配線構造上に配線層間絶縁膜522とは種類の異なる配線層間絶縁膜(図示せず)を形成し、その中に導電性金属配線を形成することも可能である。
Alternatively, a wiring interlayer insulating film (not shown) of a type different from the wiring
また、第五の実施例に係る半導体装置の製造方法においては、導電性金属ビア527と導電性金属配線526とを同時に形成するデュアルダマシンプロセスを採用しているが、導電性金属ビア527と導電性金属配線526とを別々に形成するシングルダマシンプロセスを採用することも可能である。
In the semiconductor device manufacturing method according to the fifth embodiment, a dual damascene process in which the conductive metal via 527 and the
Claims (11)
前記配線層間絶縁膜及び前記ビア層間絶縁膜のうち少なくとも前記配線層間絶縁膜の表面に形成され、均一膜厚の改質層を備えることを特徴とする半導体装置。A semiconductor substrate, a plurality of copper wiring layers formed on the semiconductor substrate, a copper via layer that interconnects the upper copper wiring layer and the lower copper wiring layer, and the copper wiring layer isolated from each other In a semiconductor device comprising a wiring interlayer insulating film and a via interlayer insulating film that insulates and isolates the copper via layer from each other,
A semiconductor device, comprising: a modified layer having a uniform thickness formed on at least a surface of the wiring interlayer insulating film of the wiring interlayer insulating film and the via interlayer insulating film.
前記配線層間絶縁膜に前記銅配線層を埋め込んだ後に、前記配線層間絶縁膜に対して真空表面処理を施し、前記配線層間絶縁膜の表面層を選択的に改質する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。A semiconductor substrate, a plurality of copper wiring layers formed on the semiconductor substrate, a copper via layer that interconnects the upper copper wiring layer and the lower copper wiring layer, and the copper wiring layer isolated from each other In a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a wiring interlayer insulating film; and a via interlayer insulating film that isolates and isolates the copper via layer from each other.
And a step of selectively modifying the surface layer of the wiring interlayer insulating film by embedding the copper wiring layer in the wiring interlayer insulating film and then subjecting the wiring interlayer insulating film to a vacuum surface treatment. A method for manufacturing a semiconductor device.
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