JP2006135058A - 銅配線層の形成方法、半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 細りのない所望する断面積の銅配線を形成することができる銅配線層の形成方法および半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 基板1上に下地絶縁膜2、下地バリア層3、銅シード層4を順次成膜したのち、この銅シード層4上にフォトレジスト層5の配線溝6パターンを形成し、この配線溝6の底部に露出した銅シード層4上に銅配線層7を形成し(図2(a))、この層7上に保護層8を形成したのちこの層8をマスクとしてフォトレジスト層5、銅シード層4、下地バリア層3を順次エッチングして図2(e)に示す銅配線層7のパターンを形成する。
この層7からの銅の拡散を防止するため表面に層間絶縁層を形成する。
【選択図】図2
【解決手段】 基板1上に下地絶縁膜2、下地バリア層3、銅シード層4を順次成膜したのち、この銅シード層4上にフォトレジスト層5の配線溝6パターンを形成し、この配線溝6の底部に露出した銅シード層4上に銅配線層7を形成し(図2(a))、この層7上に保護層8を形成したのちこの層8をマスクとしてフォトレジスト層5、銅シード層4、下地バリア層3を順次エッチングして図2(e)に示す銅配線層7のパターンを形成する。
この層7からの銅の拡散を防止するため表面に層間絶縁層を形成する。
【選択図】図2
Description
本発明は、低抵抗、微細配線が可能な銅配線層の形成方法および半導体装置の製造方法に係り、特に液晶表示装置に代表される表示装置やULSI等の半導体装置等の製造に用いて好適な方法である。
一般に、LSIやULSIに代表される半導体装置における配線材料としては、アルミニウム(Al)やその合金を用いた配線や電極が主流となっている。しかし、近年の集積度の向上による微細化、細線化等の要求や、動作スピードの向上の要求等により、Al配線よりも抵抗が低く、且つエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーション等の耐性が高い特性を有する銅(Cu)を次世代の配線及び電極の材料として採用することが検討されている。
さらに、液晶表示装置等に代表される表示装置の分野においても、表示面積の拡大による配線長の増加や、駆動用ドライバ回路や画素内メモリといった様々な付加機能を搭載するモノリシック化等の要求によって、半導体分野と同様に低抵抗な配線の要求が高まってきている。
微細な銅の配線加工は、Al配線の形成技術と同様に、PEP(Photo Engraving Process:写真食刻工程、所謂フォトリソグラフィー)によるマスキング技術と、RIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)法等のエッチング技術とを単に組み合わせても、実現が困難であった。つまり、銅のハロゲン化物の蒸気圧は、Alのハロゲン化物に対して非常に低く、蒸発しにくいため、RIE等のエッチング技術を用いて銅をエッチングする場合には、基板温度を摂氏200〜300度以上にする必要があり実用化には課題が多い。また、通常のフォトレジストマスクではなく、SiO2やSiNxによるマスクを使用する必要もある。
そこで、銅配線層の形成方法としては、例えば特許文献1や特許文献2に開示されているダマシン法を用いた銅配線層の形成方法が提案されている。このダマシン法は、次のようなプロセスで銅配線層を形成する方法である。まず、基板上に絶縁層として酸化シリコン層を形成し、この絶縁層に対して、あらかじめ所望の配線パターンの配線溝を形成する。次に、銅が上記酸化シリコン層中に拡散するのを防止するために銅配線層の下地層としてTaN、Ta、TiN等の拡散防止層を形成する。
この拡散防止層の上に配線溝を埋め込むようにスパッタリング法等のPVD(Physical Vapor Depositon)法、めっき法又は、有機金属材料を用いたCVD(Chemical Vapor Depositon:化学気相成長)法等の種々の手法を用いて、銅配線層となる銅薄層を溝内部に埋め込み且つ絶縁層上の全面に亘って形成する。その後、銅薄層を基板表面側から下層の絶縁層が露出する(溝部分の開口端面)までCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械研磨法)等の研磨法やエッチバック等の手段を用いて除去し、溝に埋め込まれた銅からなる配線パターンが形成される。更に、拡散防止機能を有する絶縁層もしくは金属層を用いて銅配線上に形成するのがダマシン法である。
しかしながら、特許文献1に開示された技術を含む上記ダマシン法には、以下に挙げるような課題がある。上記ダマシン法は、少なくとも配線を埋め込むための溝を形成する溝加工工程の他に、金属拡散防止層、金属シード層、金属配線層及び研磨停止膜を形成するための成膜工程、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程、研磨工程が必要であり、製造工程が煩雑となり、製造コストを高くしている。
また、配線抵抗を低減するためには、配線の断面積を大きくする必要があるが、集積化の制約から、アスペクト比の高い(つまり、幅や径が狭く深い)溝やビアホールを採用すると、銅の埋め込み性が低下する。また、銅薄層を基板全面に成膜した後に、不要部分を除去するというCMP工程等は、処理時間が長く掛かりスループットを悪くしている。
さらに、直径12インチ等の大口径半導体ウエハサイズに対応する大型のCMP装置が開発されているが、上記半導体ウエハよりも大面積で角型のガラス基板を用いる表示装置のための製造装置は、実用化されていない。また、表示装置例えば、大型液晶表示装置の場合は、上記CMPによる全面研磨やエッチング法による除去が可能であったとしても、配線として利用される銅薄層部分は、ガラス基板の面積に比較して非常に小さいために、成膜された銅薄層の大部分は除去され、廃棄される。この結果、材料として高価な銅の利用効率は、非常に悪くなり、高コストになる影響で製品価格も高くなる。
本発明者は、銅材料の利用効率を向上させる省資源対応のプロセス、微細銅配線層の形成プロセスおよび大型基板(表示画面)の場合でも銅めっき層を形成できるプロセスなどの開発を行っている。例えば、大型基板(表示画面)の銅めっき層の形成は、レジストを用いた選択無電解銅めっきプロセスを適用することを検討している。無電解銅めっき膜を形成するプロセスでは、無電解銅めっき膜を形成する前に銅シード層を形成しておくことで、液晶等の表示装置で用いられる400nm程度の低配線膜厚でも低比抵抗値の銅配線薄膜を形成でき、レジスト除去後不要部分の銅シード層をエッチングする方法を開発している。
しかし、銅シード層をエッチングする方法として、例えば、大型基板(表示画面)のエッチング方法は、銅エッチング液を用いたエッチングが、基板の大きさに制限なくエッチング処理することができ好適である。しかし、銅エッチング液によるエッチングは、配線幅が細く、配線間隔の狭い配線の場合、配線の底部やこの配線のコーナ部にエッチング残渣を生じやすく、所望する形状のエッチングをすることができない。所望する形状のエッチング溝ができないことは、形成された配線に断面積が小さくなる部分が生ずる課題がある。
即ち、銅エッチング液によるエッチング法を用いた細線状の配線の形成は、電流容量をとれないばかりでなく、断線の発生を招く恐れがあり、歩留悪化の一つの要因となる。さらに、銅配線層に接触する領域以外の銅シード層をエッチングする工程は、銅配線薄膜の表面も同時にエッチングされるため銅配線厚の膜減りや表面荒れが生じるという課題があった。
本発明は、上記点に対処してなされたもので、細りのない所望する断面積の銅配線を形成することができる銅配線層の形成方法および半導体装置の製造方法を提供するものである。
上記課題を解決するために、本発明の銅配線層の形成方法、半導体装置の製造方法は、
次のようにして解決したものである。
次のようにして解決したものである。
この発明の銅配線層の形成方法は、基板上に銅シード層を形成する工程と、前記金属シード層上に予め定められたパターンの銅配線層を形成する工程と、前記銅配線層に接触される領域以外の前記銅シード層を除去するに際し、少なくとも前記銅配線層上に保護層を形成する工程と、前記保護層をマスクとして前記銅配線層に接触される領域以外の前記銅シード層をドライエッチングする工程とを具備してなることを特徴とする。
銅配線層の形成方法の特徴とするところは、前記銅シード層を形成する前に下地バリア層を形成する工程と、前記銅配線層に接蝕される領域以外の前記銅シード層をドライエッチングした後に前記下地バリア層をドライエッチングする工程とを具備することである。
銅配線層の形成方法の特徴とするところは、前記銅配線層に接蝕される領域以外の前記銅シード層をエッチングした後に、前記銅シード層及び前記銅配線層の露出する表面を覆うキャッピングメタル層を形成する工程とを具備することである。
銅配線層の形成方法の特徴とするところは、前記銅配線層に接蝕される領域以外の前記銅シード層もしくは下地バリア層をドライエッチングした後に、前記保護層をエッチングする工程を具備することである。
銅配線層の形成方法の特徴とするところは、予め定められたパターンの銅配線層の形成は、前記銅シード層上にレジスト層を前記銅配線層より厚く形成する工程と、前記レジスト層を前記銅配線層の形状に配線溝を形成する工程と、前記配線溝に銅層を前記配線溝の深さより浅く成膜する工程と、前記レジスト層を除去して銅配線層を形成する工程とからなることである。
銅配線層の形成方法の特徴とするところは、前記銅シード層は、主に(111)に配向していることである。銅配線層の形成方法の特徴とするところは、前記銅シード層の平均結晶粒径は、少なくとも0.25μm以上であることである。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にソース領域、ドレイン領域、チャネル領域を形成し、このチャネル領域上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極およびそれらの配線層を形成するに際し、銅を主成分とする銅シード層を形成する工程と、前記銅シード層上に予め定められたパターンの銅配線層を形成する工程と、少なくとも前記銅配線層上に保護層を形成する工程と、前記保護層をマスクとして前記銅配線層に接合される領域以外の前記銅シード層および下地バリア層をドライエッチングする工程と、を具備してなることを特徴とする。
本発明の方法によれば、細りのない所望する断面積の銅配線を形成することができる。
以下、本発明銅配線層の形成方法の、第1の実施形態について図1および図2を参照して詳細に説明する。図1は、配線溝を形成する工程までを工程順に説明するための断面図である。図2は、図1の工程により形成された配線溝に配線パターンを形成する工程を工程順に説明するための断面図である。図1および図2には、同一部分には、同一符号を附与し、その重複説明は省略する。この明細書での銅配線層とは、集積回路や表示装置などにおいて、回路素子例えばトランジスタ間を電気的に接続する電気的配線およびトランジスタの電極や端子も含むものとする。
基板は、導電体、絶縁体、半導体のいずれでもよい。基板1例えばガラス基板上には、図1(a)に示すようにこの基板1からの不純物の浸透を防止するために下地絶縁層2例えばSiN(窒化シリコン)膜が膜厚例えば300nm設けられる。このSiN膜は、例えばプラズマCVD法により形成することができる。下地絶縁層2上には、下地バリア層3が図1(b)に示すように成膜される。下地バリア層3としては、銅の拡散を抑制し、かつ、下地絶縁層2との密着性を向上させる例えばTa、TaN、TiN、TaSiN等の少なくとも1つの層からなるバリアメタルである。
これらのバリアメタルは、下地絶縁層2上にスパッタリング法により厚さ例えば30nm程度形成される。更に下地バリア層3上には、銅を主成分とする金属シード層例えば銅シード層4が図1(c)に示すように成膜される。この銅シード層4の成膜法は、例えばスパッタリング法である。銅シード層4は厚さ例えば30nm乃至300nmに形成される。銅シード層4は、結晶面の結晶方位が主として(111)に配向し、平均結晶粒径が0.25μm以上の銅を主成分とする層であることが望ましい。
次に、銅シード層4上には、図1(d)に示すようにフォトレジスト層5が成膜される。このフォトレジスト層5の成膜法は、例えばスピンコーティング法であり、フォトレジスト層5の膜厚は、例えば1.2μm形成である。このフォトレジスト層5の膜厚は、後の工程により形成される銅配線層の厚さより厚く形成するとよい。
フォトレジスト層5が塗布・硬化された基板1は、露光装置に搬入され、予め定められた電極パターンや所望の配線形成パターンの露光用マスクを用いて上記フォトレジスト層4に投影され、露光される。露光後、次に、上記フォトレジスト層5に現像工程を実施することにより図1(e)に示すようにフォトレジスト層5には、配線パターン領域の配線溝6のパターンが形成される。この配線溝6の底面には、銅シード層4の表面が露出する。
上記配線溝6の溝幅は、例えば溝幅が1μmである。
上記配線溝6の溝幅は、例えば溝幅が1μmである。
次に、上記配線溝6の露出した銅シード層4上には、図2(a)に示すように銅を主成分とする金属配線層例えば銅配線層7が成膜される。この銅配線層7の成膜法は、基板1の1辺サイズが1メートルを越える角型基板でも均一に成膜できるように無電解めっき法を用いることが望ましい。銅配線層7の厚さは、例えば配線溝6の深さよりも浅く例えば400nmである。銅の無電解めっき工程は、銅が露出しているフォトレジスト層4の表面にめっきされず、図2(a)に示すように露出している銅シード層4の表面上のみに成膜される。
このとき、銅シード層4の上に形成された銅(めっき)配線層7は、エピタキシャル成長する。このために、主として銅シード層4の結晶方位が(111)であり、銅シード層4の平均結晶粒径が大きい方が、銅(めっき)配線層7の平均結晶粒径が大きくなり、低比抵抗の銅(めっき)配線層7が得られるために望ましい。無電解めっき法による銅配線層7の形成の前処理として、銅シード層4の表面の酸化物を除去する洗浄工程を付加することが望ましい。
銅配線層7の成膜法は、例えば次に説明するめっき法である。被めっき基板が大きい場合には、無電解めっきが有効である。極めて薄い銅を主成分とする銅配線層7を形成するための無電解めっき浴としては、例えばコバルト塩を還元剤とする中性無電解めっき浴を用いることが望ましい。中性無電解めっき浴組成としては、還元剤としては例えば硫酸コバルトもしくは硝酸コバルト、銅塩として例えば硫酸銅もしくは硝酸銅、錯化剤としてエチレンジアミン、還元剤助剤として例えばアスコルビン酸、錯化剤助剤として例えば2,2’−ビピリジル、反応開始剤として例えば塩酸を用いるとよい。コバルト塩を還元剤とする中性無電解めっき浴は、pH領域が6〜7程度であるため通常のフォトレジストを用いることができることに加え、有害物質やアルカリ金属も含まないために液晶表示装置のような薄膜トランジスタの製造工程にも適用が可能であるという利点がある。
無電解めっきによる銅を主成分とする銅配線層7の成膜は、基板1として大きさ1メートル以上の液晶表示装置用ガラス基板への薄膜の成膜を可能にする。サブμmオーダの薄膜でも2.5μΩcm以下の比抵抗を得るための銅を主成分とする銅配線層7の結晶粒径は、平均結晶粒径が0.25μm以上であることが重要である。さらに、配線溝6のみに銅配線層7を無電解めっきすることは、銅を不要な部分に成膜しないため、省資源効果のある製造方法である。
続いて、銅配線層7上のみには、図2(b)に示すように次工程のエッチング工程時に銅配線層7の表面がエッチングされたり、荒されたり、銅が拡散されたりするのを阻止するために保護層8が成膜される。この保護層8は、例えばコバルトを主成分とする保護層8で、コバルトボロン(CoB)層が無電解めっき法により、銅配線層7上に厚さ例えば50nmに成膜される。保護層8は、ジメチルアミンボランを還元剤とするめっき浴を用いることでパラジウム(Pd)触媒を用いずに銅配線層7の表面に選択的に形成することが望ましい。保護層8としては、CoB、CoWB、CoP、CoWPのほかニッケルを主成分とするニッケルボロン(NiB)、NiWB、NiP、NiWP等を用いてもよい。保護層8を成膜した後の銅配線層7と保護層8の積層した膜厚は、配線溝6の深さより薄いことである。Pdは後工程の熱処理工程でCu中に拡散し比抵抗を増大させるため、Pd触媒を用いずに銅配線層7の表面に選択的な形成することが望ましいが、保護層8を後工程でエッチング除去する場合はPd触媒を銅配線層7の表面に選択的に形成してもよいことは言うまでもない。その際は、保護層8をエッチング除去した際にPdが残渣として残存することがあるためPd除去液を用いることが望ましい。
保護層8の他の成膜例として、スパッタリング法等によりTi、Ta、Co、Ni、Cr等の金属層や絶縁層を全面に成膜しリフトオフ法を用いることでフォトレジスト層5の除去後に銅配線層7の表面上のみに形成するようにしてもよい。
次に、フォトレジスト層5を図2(c)に示すように除去する。フォトレジスト層5を除去後に、銅配線層7と接触せず露出している銅シード層4を図2(d)に示すようにエッチング除去する。銅シード層4の除去工程は、保護層8をマスクとしてドライエッチング法で除去する。銅シード層4のドライエッチング法は、例えばアルゴンガスを用いた有磁場誘導結合型プラズマによるスパッタエッチングする方法である。
このドライエッチング工程時、銅配線層7の上表面は、保護層8により保護されているため、表面が荒れることもない。銅配線層7の膜厚が厚いほど銅配線層7の側壁に銅シード層43をスパッタエッチング除去されたものが多少再付着成膜される傾向がある。このとき、保護層8は銅シード層4よりも十分にスパッタエッチング速度の遅いものを用いることが望ましい。銅シード層4のドライエッチング法としては、例えば酸素とヘキサフルオロアセチルアセトンの1:1混合ガスを用いて、酸素プラズマによる銅の酸化物(Cu2O)を生成するプロセスと、生成された銅の酸化物をヘキサフルオロアセチルアセトンにより還元除去するプロセスとを組み合わせた方法を用いることも可能である。
銅シード層4は、銅配線層7より充分薄く形成されているため、銅配線層7の露出している側壁面がエッチングされるよりも速く短時間でエッチングされる。また、銅シード層4のドライエッチング速度を上げるには、基板1の温度を上げることが望ましいが、銅の拡散による汚染を抑える意味でもなるべく低温で行うことが望ましい。この実施形態の銅配線層7の形成方法では銅配線層7をエッチングするのではなく、薄い銅シード層4のみをエッチングするため基板1の温度を上げずに短時間で行うことが可能である。
次に、図2(e)に示すようにドライエッチング法により保護層8をマスクとして下地バリア層3の露出した部分を除去することで銅配線層7を形成する。下地バリア層3のドライエッチングは、下地バリア層3としてバリアメタルのTa系のものを用いた場合、エッチングガスとして例えばCF4ガスとO2ガスを用いてエッチングするとよい。
銅主成分とする銅配線層7は、易拡散性を有する。従って、この銅の拡散を阻止するために銅配線層7上には、図3(b)に示すように銅の拡散バリア性を有する材料例えばSiN、SiC、ベンゾシクロブテン(BCB)等の層間絶縁層9を銅配線層7の表面上を覆うように形成することが望ましい。
この実施形態の銅配線層の形成方法は、銅を主成分する微細金属配線を選択的に形成することができる。銅配線層7は、配線膜厚が200〜1000nm程度のサブμmオーダの薄膜でも2.5μΩcm以下の比抵抗を得ることができる。さらに、1メートル以上の大きな基板1でも低比抵抗の銅配線層7を形成することができる。
銅を主成分とする銅配線層7の膜厚は、200乃至1000nmと極薄である。このような極薄な銅を主成分とする銅配線層7でも2.5μΩcm以下の低抵抗な配線を可能にする。
即ち、通常の電解銅めっきや無電解銅めっき層形成では、配線厚が1〜30μm程度と厚いためにめっきの膜厚が増大すると共に結晶粒径は増大する。他方、液晶表示装置のような配線は、サブμmオーダの薄膜が要求されるために銅配線層7を厚くすることが出来ない。銅(めっき)配線層7の比抵抗低減のためには、銅(めっき)配線層7の結晶粒径を大きくすることにより可能である。
本発明者は、液晶表示装置のように銅(めっき)配線層7の膜厚が薄い配線の形成において、特に銅シード層4の結晶性が大きく影響することを見出した。即ち、サブμmオーダの薄膜で2.5μΩcm以下の低比抵抗を得るためには、銅シード層4の結晶粒径(平均結晶粒径)を0.25μm以上にすることにより銅(めっき)配線層7の結晶粒径を大きくできることを見出した。銅(めっき)配線層7の結晶粒径を大きくできることは、低抵抗の銅(めっき)配線層7を得ることを可能にする。
上記のコバルト塩を還元剤する中性無電解めっき浴を用いた銅配線層7の形成において、銅配線層7の結晶方位は銅シード層4の結晶方位に依存し、かつ、銅配線層7の膜厚が300nm程度と薄い場合は銅配線層7の平均結晶粒径は銅シード層4とほぼ同等である。即ち、銅シード層4の結晶粒径を2.5μΩcm以下の低比抵抗を得るための結晶粒径に選択することにより、極薄の銅配線層7でも低比抵抗な配線を可能にする。
2.5μΩcm以下の低比抵抗な無電解銅めっきによる銅配線層7の形成は、大きな結晶粒径の銅配線層7を形成することである。液晶表示装置のような表示装置の製造方法では、銅配線前後の凹凸や配線形成後の絶縁層のカバレッジ性、基板1の表面凹凸の低減要求等から配線厚を厚くすることで結晶粒径を大きくすることはできない。
この課題の解決は銅シード層4の結晶粒径を大きくすることにより低抵抗の銅めっきによる銅配線層7が得られる。即ち、サブμmオーダの薄膜で2.5μΩcm以下の低比抵抗を得るためには、金属(銅)シード層4の結晶粒径を平均結晶粒径が略0.25μm以上にすることにより銅(めっき)配線層7の結晶粒径を大きくできる。銅(めっき)配線層7の結晶粒径を大きくできることは、低抵抗の銅(めっき)配線層7を得ることができることである。このようにサブμmオーダの薄膜で、2.5μΩcm以下の低比抵抗の銅(めっき)配線層7を得るためには、銅シード層4の結晶性が重要である。
ここで、平均結晶粒径は、電子後方散乱(EBSP)法を用いて結晶方位が(111)の銅シード層4に対して60度の双晶境界を除外して求めた値である。そして、平均結晶粒径は、結晶粒の面積から球形近似により求めた直径の平均値である。
上記実施形態において、銅シード層4の平均結晶粒径を拡大する手段は、下地バリア層3の膜質にも依存するが、温度例えば摂氏450度で時間例えば10分間加熱(アニール)処理することにより銅シード層4の平均結晶粒径を拡大する方法を用いることも可能である。
上記実施形態において、銅シード層4と銅配線層7の平均結晶粒径は、次の通りである。銅シード層4(A)の平均結晶粒径が0.166μmのとき、この銅シード層4(A)上に無電解めっきで形成された銅(めっき)配線層7の平均結晶粒径は0.160μmである。
銅シード層4(B)と(C)は、Taからなる下地金属層の上に形成した銅シード層4(B)と(C)であり、この銅シード層4(B)と(C)の平均結晶粒径は0.284μmと0.462μmである。この銅シード層4(B)と(C)上に無電解めっきで形成した各銅配線層7の平均結晶粒径は、それぞれ0.298μmと0.456μmである。
銅シード層4(D)は、下地バリア層3としてTaSiNからなる下地金属層の上に形成したものであり、この銅シード層4(D)の平均結晶粒径は0.425μmである。この銅シード層4(D)上に無電解めっきで形成した銅(めっき)配線層7の平均結晶粒径は0.394μmである。このように銅シード層4と銅配線層7の平均結晶粒径は、略同等であることがわかる。
下地の銅シード層4の平均結晶粒径と銅配線層7の平均粒径とは、略同等であり、銅シード層4の平均結晶粒径が大きい方が銅配線層7の比抵抗は、低いことが判る。即ち、比抵抗の低い銅配線層7を成膜するためには、銅シード層4の平均結晶粒径を大きくすればよいことが判る。換言すれば、所望する比抵抗の銅配線層7を得るためには、平均結晶粒径が相当する大きさの銅シード層4を形成することにより得ることができる。
次に、銅配線層7からの銅の拡散防止性を高めるために銅配線層7の表面上に2重に銅の拡散防止性を有する層を形成する実施形態を、図4を参照して説明する。図1〜図3と同一部分には、同一符号を附与し、その詳細な説明は重複するので省略する。上記実施形態と図3(a)までの工程は、同一であるので図3(a)以降の工程を図4に示す。
図4(a)は、図3(a)の選択的に銅配線層7が形成された状態を示す断面図である。保護膜8をマスクとして銅シード層4、下地バリア層3を除去した後、次に第1層目の銅
の拡散防止層を形成する。この銅の拡散防止層は、保護膜8、銅配線層7、銅シード層4、下地バリア層3の表面(側面も含む)上に形成された、銅配線層7から銅が拡散するのを抑制するための層例えばキャッピングメタル層10である(図4(b))。このキャッピングメタル層10は、コバルトやニッケルを主成分とするキャッピングメタル層10(例えば、CoB、NiB等)を無電解めっき法により形成することが望ましい。第1層目の銅の拡散防止層は、少なくとも銅配線層7の露出している面を被覆することが望ましい。
の拡散防止層を形成する。この銅の拡散防止層は、保護膜8、銅配線層7、銅シード層4、下地バリア層3の表面(側面も含む)上に形成された、銅配線層7から銅が拡散するのを抑制するための層例えばキャッピングメタル層10である(図4(b))。このキャッピングメタル層10は、コバルトやニッケルを主成分とするキャッピングメタル層10(例えば、CoB、NiB等)を無電解めっき法により形成することが望ましい。第1層目の銅の拡散防止層は、少なくとも銅配線層7の露出している面を被覆することが望ましい。
このキャッピングメタル層10上には、更に、銅配線層7から銅が拡散するのを抑制するバリア性を高めるためにバリア性の層例えばSiN、SiC、BCB等の層間絶縁層9を図4(c)に示すように形成する。
上記実施形態において、ドライエッチング工程時の保護層8として銅配線層7の上面部にコバルトやニッケルを主成分とするバリア性のある層を形成してもよい。
リフトオフ法でチタンにより保護層8を形成した場合に、上記のような無電解めっき法で保護膜表面にはキャッピングメタル層10が形成されないため、図4(a)の工程で保護層8をエッチング除去したのちに図4(d)のようにキャッピングメタル層10を無電解めっき法により形成することが望ましい。その後、表面に層間絶縁膜9を形成することにより2重構造の銅拡散防止層を形成することができる。
次に、下地バリア層3を用いずに、下地絶縁層2と銅シード層4との密着性を高くした実施形態を図5および図6を参照して説明する。図1乃至図4と同一部分には、同一符号を附与し、その詳細な説明は、重複するので省略する。
基板例えばガラス基板1上には、図5(a)に示すように下地絶縁膜層2が設けられ、この下地絶縁膜層2上には、銅シード層4として図5(b)に示すように銅を主成分するが、Mg、Ta、Ti、Ta、Mo、Mn、Al、W、Zrの少なくとも一つ以上の金属を含む銅合金シード層12が設けられる。この銅合金シード層12は、摂氏400度程度の熱処理により少なくとも下地絶縁層2との界面にバリア性を有する添加金属の酸化物層例えば、MgO,TiO2、Ta2O5等の層を形成し、下地絶縁層2との密着性を向上させる。
このようにして形成された銅合金シード層12上には、図1及び図2の実施形態と同様なプロセスを用いて銅配線層7を形成することができる。即ち、銅合金シード層12上には、フォトレジスト層5が設けられ、このフォトレジスト層5は、図5(d)に示すように配線パターン状に配線溝6が形成される。
次に、この配線溝6内の露出した銅合金シード層12上には、表面酸化物層を除去した後に図6(a)に示すように銅配線層7が成膜される。この銅配線層7上には、図6(b)に示すように保護層8が成膜される。この保護層8をマスクとしてフォトレジスト層5が図6(c)に示すようにエッチングされる。さらに、保護層8をマスクとして露出した銅合金シード層12を図6(d)に示すようにエッチングすることにより銅配線層7の形成を行う。更に、図6(e)に示すように各銅配線層7の上および間に、銅配線層7からの銅の拡散に対してバリア性を有する材料からなる層間絶縁層9を形成する。このようにして銅配線層7が形成される。
銅配線層7からの銅の拡散を抑制する手段としては、層間絶縁層9による1重に限らず2重層にしてもよい。2重層の実施形態は、図7に示す通りである。即ち、図6(d)に示されているように銅配線層7が形成された後、保護層8、銅配線層7、銅合金シード層12の側面を含む露出している表面を、図7(b)に示すように銅の拡散を抑制する材料層を成膜することにより被覆して1層目を形成する。銅の拡散を抑制する材料層は、例えばキャッピングメタル層10である。キャッピングメタル層10は、例えばコバルトやニッケルを主成分とするCoB、CoWB、NiB、NiWB等を無電解めっき法により形成する。このようにして形成された1層目のキャッピングメタル層10上に図7(c)に示すように2層目の層間絶縁層9を形成して2重構造の銅の拡散防止層を形成する。
2重構造の銅の拡散防止層は、図7(a)の工程で、銅配線層7上に形成されている保護層8を除去したのち、銅配線層7の表面(側面も含む)および銅合金シード層12の側面上に1層目のキャッピングメタル層10を形成する。次に、図7(d)に示すように1層目のキャッピングメタル層10上に2層目のSiN、SiC、BCB等の層間絶縁層9を形成してもよい。
このようにして形成された銅配線層7は、半導体集積回路、LCDだけではなく、有機ELD例えば、アクティブマトリックス型有機ELDの基板上に形成される信号線、電源線、走査線及びTFT内の電極、及び周辺配線や同一基板上に形成された周辺駆動回路内の配線等に適用できることは、説明するまでもないことである。上記実施形態の配線の形成方法によれば、選択的に銅を主成分とする金属配線を形成でき、更に周辺駆動回路の配線に要求されるような微細配線パターンの形成が可能となる。
次に、本発明半導体装置の製造方法の実施形態を図8乃至図11を参照して、説明する。図1乃至図6と同一部分には同一符号を附与し、その詳細な説明は、重複するので省略する。この実施形態は、TFTを製造し、次に配線する半導体装置の製造方法の実施例を説明する。
先ず、図9に示す結晶化用基板18の製造工程Sを行なう。基板1例えば石英または無アルカリガラス等からなるガラス基板を、搬送してプラズマCVD装置チャンバ内の予め定められた位置に位置決めして設置する(工程―1)。ガラス基板上には、下地絶縁層2例えば窒化シリコン層がプラズマCVD法により気相成長される(工程―2)。
次に、窒化シリコン膜上には、結晶化対象の非晶質シリコン層もしくは多結晶シリコン層からなる非単結晶半導体層例えば非晶質シリコン層38が膜厚30nm〜300nm例えば約200nmの厚さにプラズマCVD法により気相成長される(工程―3)。
次に、非晶質シリコン層38上には、大粒径結晶化領域を形成するために入射光に対して透過性および蓄熱作用を有するキャップ層39例えば酸化シリコン層がプラズマCVDにより膜厚10nm〜1000nm例えば260nmに成膜される。キャップ層39は、絶縁層からなり蓄熱作用を有し、レーザ光を照射して結晶化する際、非単結晶半導体層の降温速度を緩和するための膜である。このようにして結晶化用基板18を製造する(工程―4)。
次に、結晶化工程Tを実行する。先ず、製造された被結晶化基板18は、結晶化装置20の基板試料台19の予め定められた位置に位置合わせして設置される。結晶化装置20に搬送された被結晶化基板18の予め定められた結晶化位置に逆ピークパターン状の光強度分布を有するエキシマレーザ光束をキャップ層39である酸化シリコン層を透過して非晶質シリコン層38に照射し(工程―5)、この照射領域に大粒径の結晶化領域を形成する(工程―6)。
上記エキシマレーザ光は、例えばKrFエキシマレーザでエネルギー密度が500mJ/cm2である。結晶化するための位置情報は、予めコンピュータに記憶されている。このコンピュータは、自動的に被結晶化基板18内の結晶化位置に順次移動させ位置決めして結晶化のためのレーザ光を照射して、結晶化を行い、結晶化工程Tを終了する。
即ち、結晶化工程Tは、位相変調エキシマレーザ結晶化法を用いて、キャップ層39の表面に逆ピーク状の光強度分布Rを有するエキシマパルスレーザ光を照射する。パルスレーザ光によるレーザ照射によって、非晶質シリコン層38の照射された領域は、高温となり溶融する。このとき高温度は、下地絶縁層2、キャップ層39を加熱し、下地絶縁層2およびキャップ層39に蓄熱される。上記溶融領域は、パルスレーザ光の遮断期間に降温し、凝固位置が上記蓄熱により横方向(水平方向)にゆっくり移動して、結晶成長し大粒径の結晶化領域が形成される。
この結果、非晶質シリコン層38の一部又は全域が結晶化された半導体薄膜に変換される。逆ピーク状の光強度分布Rを有するパルスレーザ光の照射は1回でもよいが、同一箇所又は一部の領域が重なるように複数回行ってもよく、また、パルスレーザ光の照射とフラッシュランプ光の照射を組合せてもよい。
次に、結晶化工程を終了した半導体薄膜にTFTなどの半導体装置を形成する。結晶化工程が終了した上記被結晶化基板18の表面には、キャップ層39である酸化シリコン層(SiO2)が成膜されている。
この実施例では、大粒径結晶化領域にTFTを形成するために成膜したキャップ層39の酸化シリコン層を除去する(工程―7)。キャップ層39がエッチングされた被結晶化基板18の表面には、結晶化工程が終了した結晶性シリコン層38が露出する。
次に、結晶化工程が終了したガラス基板への半導体装置例えばTFT(薄膜トランジスタ)製造工程を実行する。先ず、上記ガラス基板をプラズマCVD反応室内に搬送し、搬送されたガラス基板の露出した結晶性シリコン層膜38の表面上には、図11に示されているようにゲート絶縁層40を形成するための酸化シリコン膜を成膜する(工程―8)。ゲート絶縁層40は、厚さ例えば30nmのシリコン酸化膜である。
次に、ゲート絶縁層40の予め定められた配線パターン位置に、MoWからなるゲート電極41を形成する(工程―9)。
形成されたゲート電極41をマスクとしてソース領域およびドレイン領域を形成するための不純物イオンを結晶化領域に高濃度にイオン注入する。不純物イオンは、Nチャネルトランジスタの場合には例えばリンを、Pチャネルトランジスタの場合には例えばホウ素をイオン注入する。その後、窒素雰囲気中でアニール処理(例えば、摂氏550度で1時間)を行い、不純物を活性化して結晶化領域にソース領域S、ドレイン領域Dが形成される。この結果、形成されたソース領域Sおよびドレイン領域D間には、キャリアが移動するチャネル領域Cが形成されている(工程―10)。
次に、ゲート絶縁層40及びゲート電極41上にSiO2とSiNもしくはBCBの積層からなる層間絶縁層9を形成する。この層間絶縁層9にソース電極43及びドレイン電極44と、この電極43、44に配線45、46を形成するためのコンタクトホールを夫々形成する(工程―11)。
次に、形成されたコンタクトホールにソース、及びドレイン電極43、44と、配線45、46を図1および図2で説明した下地バリア層3と銅シード層4と銅配線層7の積層構造を成膜する。さらに、層間絶縁層9上にもフォトリソグラフィ技術を用いて予め定められた所定のパターンの下地バリア層3と銅シード層4と銅配線層7からなる配線を形成して薄膜トランジスタ(TFT)および半導体装置を製造する(工程―12)。 次に、TFTの上に、SiNもしくはSiNとBCBの積層等からなるパシベーション層13を形成し、電極パッド等の所望の位置にコンタクトホールを形成する(工程―13)。
次に、上記した結晶化工程Tについて図9および図10を参照して具体的に説明する。結晶化装置20は、照明系15と、この照明系15の光軸上に設けられた位相変調素子16と、この位相変調素子16の光軸上に設けられた結像光学系17と、この結像光学系17の光軸上に設けられる被結晶化基板18を支持する基板試料台19とからなる。
照明系15は、図10に示す光学系でたとえば光源21とホモジナイザ22とからなる。光源21は、308nmの波長を有する光を供給するXeClエキシマレーザ光源21を備えている。なお、光源21としては、308nmの波長を有するパルス光を出射するKrFエキシマレーザ光源や波長193nmのパルス光を出射するArFレーザなどのエキシマレーザを用いてもよい。更に光源21は、さらにYAGレーザ光源でもよい。光源21は、非単結晶半導体膜例えば非晶質シリコン層38を溶融するエネルギーを出力する他の適当な光源を用いることもできる。光源21から出射されたレーザ光の光軸上には、ホモジナイザ22が設けられている。
ホモジナイザ22は、光源21からのレーザ光の光軸上に例えばビームエキスパンダ23と、第1フライアイレンズ24と、第1コンデンサー光学系25と、第2フライアイレンズ26と、第2コンデンサー光学系27とが設けられたものである。ホモジナイザ22は、光源21から出射されたレーザ光を光束の断面内において光強度および位相変調素子16への入射角を均一化処理するものである。
即ち、照明系15において、光源21から入射されたレーザ光は、ビームエキスパンダ23にて拡大された後、第1フライアイレンズ24に入射する。この第1フライアイレンズ24の後側焦点面には複数の光源が形成され、これらの複数の光源からの光束は第1コンデンサー光学系25を介して、第2フライアイレンズ26の入射面を重畳的に照明する。その結果、第2フライアイレンズ26の後側焦点面には、第1フライアイレンズ24の後側焦点面よりも多くの多数の光源が形成される。第2フライアイレンズ26の後側焦点面に形成された多数の光源からの光束は、第2コンデンサー光学系27を介して、位相変調素子16に入射し、重畳的に照明する。
この結果、ホモジナイザ22の第1フライアイレンズ24および第1コンデンサー光学系25は、第1ホモジナイザを構成し、位相変調素子16に入射するレーザ光の入射角度に関する均一化処理を行う。また、第2フライアイレンズ24および第2コンデンサー光学系27は、第2ホモジナイザを構成し、この第2ホモジナイザにより第1ホモジナイザからの入射角度が均一化されたレーザ光について位相変調素子16上での面内各位置での光強度に関する均一化処理を行う。こうして、照明系22は、ほぼ均一な光強度分布を有するレーザ光を形成し、このレーザ光が位相変調素子16に入射する。
位相変調素子16例えば位相シフタは、ホモジナイザ22からの出射光を位相変調して逆ピーク状の光強度最小分布のレーザビームを出射する光学素子である。逆ピーク状の光強度最小分布は、横軸が場所(被照射面での位置)であり、縦軸は光強度(エネルギー)である。逆ピーク状の光強度最小分布を得る光学系には、透明基板例えば石英ガラスに形成された凹凸パターンがラインアンドスペースパターンと面積変調パターンとがある。
位相シフタは、透明体例えば石英基材に段差(凹凸)をつけ、段差の境界でレーザ光の回折と干渉を起こさせ、レーザ光強度に周期的な空間分布を付与するものである。位相シフタは、例えば段差部x=0を境界として左右で180度の位相差を付けた場合である。一般にレーザ光の波長をλとすると、屈折率nの透明媒質を透明基材上に形成して180度の位相差を付けるには、透明媒質の膜厚tは、t=λ/2(n−1)で与えられる。石英基材の屈折率を1.46とすると、XeC1エキシマレーザ光の波長が308nmであるから、180度の位相差を付けるためには、334.8nmの段差をフォトエッチング等の方法で形成する。
またSiNx膜を透明媒質としてPECVD、LPCVD等で成膜する場合は、SiNx膜の屈折率を2.0とすると、SiNx膜を石英基材上に154nm成膜し、フォトエッチングして段差を付ければ良い。例えば180度の位相差をつけた位相シフタを通過したレーザ光の強度は、周期的強弱(ラインアンドスペース)のパターンを示す。
この実施形態では、段差そのものを繰り返し周期的に形成したマスクが周期的位相シフタである。位相シフトパターンの幅とパターン間距離はともに例えば3μmである。位相差は必ずしも180度である必要はなく、レーザ光に強弱を実現できる位相差であればよい。
位相変調素子16で位相変調されたレーザ光は、結像光学系17を介して、被結晶化基板18に入射される。ここで、結像光学系17は、位相変調素子16のパターン面と被結晶化基板18とを光学的に共役に配置している。換言すれば、被結晶化基板18は、位相変調素子16のパターン面と光学的に共役な面(結像光学系17の像面)に設定されるように基板試料台19の高さ位置が補正される。結像光学系17は、正レンズ群31と正レンズ群32との間に開口絞り33を備えている。結像光学系17は、位相変調素子16の像を等倍又は縮小例えば1/5に縮小して被結晶化基板18に結像させる光学レンズである。
開口絞り33は、開口部(光透過部)の大きさの異なる複数の開口絞りを有する。これらの複数の開口絞り33は、光路に対して交換可能に構成されていてもよい。あるいは、開口絞り33は、開口部の大きさを連続的に変化させることのできる虹彩絞りを有していてもよい。いずれにしても、開口絞り33の開口部の大きさ(ひいては結像光学系4の像側開口数NA)は、後述するように、被結晶化基板18の半導体膜上において所要の光強度分布を発生させるように設定されている。なお、結像光学系17は、屈折型の光学系であってもよいし、反射型の光学系であってもよいし、屈折反射型の光学系であってもよい。
また、被結晶化基板18は、図9に示すようにたとえば液晶ディスプレイ用板ガラス2の上に化学気相成長法(CVD)又はスパッタリング法により下地絶縁層2として酸化シリコン層、被結晶化対象層として非晶質シリコン層38およびキャップ層39として酸化シリコン層が順次形成されたものである。
非晶質シリコン層38は、結晶化処理される膜であり、膜厚例えば30〜250nmに選択される。キャップ層39は、結晶化工程時に非晶質シリコン層38が溶融したとき発生する熱を蓄熱し、この蓄熱作用が大粒径の結晶化領域の形成に寄与する。このキャップ層39は、絶縁膜例えば酸化シリコン膜(SiO2)であり、膜厚が100nm〜400nm例えば300nmである。
被結晶化基板18は、結晶化装置20の基板試料台19上に自動的に搬送され、予め定められた所定の位置に位置決めされて載置され、真空チャックや静電チャックなどにより保持される。
次に、結晶化プロセスを、図9および図10を参照して説明する。レーザ光源21から出射されたパルスレーザ光は、ホモジナイザ22に入射してレーザ光のビーム径内で光強度の均一化および位相変調素子16への入射角の均一化が行なわれる。即ち、ホモジナイザ22は、光源21から入射したレーザビームを水平方向に広げ線状(例えば、線長さ200mm)のレーザビームにし、さらに光強度分布を均一にする。たとえば、複数のX方向シリンドリカルレンズをY方向に並べて、Y方向に並んだ複数の光束を形成し、他のX方向シリンドリカルレンズで各光束を再分布させ、同様に複数のY方向シリンドリカルレンズをX方向に並べて、X方向に並んだ複数の光束を形成し、他のY方向シリンドリカルレンズで各光束を再分布させる。
レーザ光は波長308nmのXeClエキシマレーザ光で、1ショットのパルス継続時間は20〜200nsである。上記条件で位相変調素子16に、パルスレーザ光を照射すると、周期的に形成された位相変調素子16に入射したパルスレーザ光は、段差部で回折と干渉を起こす。この結果、位相変調素子16は、周期的に変化する逆ピークパターン状の強弱の光強度分布を生成する。
この逆ピークパターン状の強弱の光強度分布は、最小光強度から最大光強度で非晶質シ
リコン層38を溶融させる強度のレーザ光強度を出力する。位相変調素子16を通過したパルスレーザ光は、結像光学系17により被結晶化基板18に集束して非晶質シリコン層38に入射する。
リコン層38を溶融させる強度のレーザ光強度を出力する。位相変調素子16を通過したパルスレーザ光は、結像光学系17により被結晶化基板18に集束して非晶質シリコン層38に入射する。
即ち、入射したパルスレーザ光は、キャップ層39をほとんど透過し、非晶質シリコン層38に吸収される。この結果、非晶質シリコン層38の被照射領域は、加熱され、溶融される。この溶融したときの熱は、キャップ層39および下地絶縁層2の酸化シリコン膜に蓄熱される。
パルスレーザ光の照射が遮断期間になると、被照射領域は、高速で降温しようとするが、表裏面に設けられているキャップ層39および下地絶縁層2の酸化シリコン膜に蓄熱されている熱により、降温速度が極めて緩やかとなる。このとき、被照射領域の降温は、位相変調素子16により生成された逆ピークパターンの光強度分布に応じて降温し、横方向に順次結晶成長する。
換言すれば、被照射領域内溶融領域での凝固位置は、順次低温側から高温側に漸次移動する。即ち、結晶成長開始位置から結晶成長終了位置に向かって横方向に結晶成長する。
このようにして1パルスレーザ光による結晶化工程が終了する。このようにして結晶成長された結晶化領域は、1又は複数個のTFTを形成するのに充分な大きさである。
このようにして1パルスレーザ光による結晶化工程が終了する。このようにして結晶成長された結晶化領域は、1又は複数個のTFTを形成するのに充分な大きさである。
結晶化装置20は、予め記憶されたプログラムにより自動的に次の非晶質シリコン層38の結晶化領域にパルスレーザ光を照射して結晶化領域を形成する。次の結晶化位置への移動は、被結晶化基板18と光源21とを相対的に移動例えば基板試料台19を移動させて位置選択することができる。
被結晶化領域が選択され位置合わせが完了したとき、次のパルスレーザ光が出射される。このようなレーザ光のショットを繰り返することにより被結晶化基板18の広い範囲の結晶化を行うことができる。このようにして結晶化工程を終了する。
この実施形態は、半導体装置だけでなく、LCD、有機EL表示装置(OLED)例えば、アクティブマトリックス型有機OLEDの基板上に形成される信号線、電源線、走査線及びTFT内の電極、及び周辺配線や同一基板上に形成された周辺駆動回路内の配線等に適用することも容易にできる。
以上説明したように上記実施形態によれば、比抵抗が例えば2.5μΩcm以下の低抵抗銅配線を可能にすることができる。特に、薄膜トランジスタや薄膜トランジスタ回路などの半導体装置を構成することができる。
1:基板、 2:下地絶縁層、 3:下地バリア層、 4:銅シード層、
5:フォトレジスト層、 6:配線溝、 7:銅配線層、 8:保護層、 9:層間絶縁層 10:キャッピングメタル層、 12:銅合金シード層、 13:パシベーション層、 15:照明系、 16:位相変調素子、 17:結像光学系、 18:被結晶化基板、 19:基板試料台、 20:結晶化装置、 21:光源、 22:ホモジナイザ、 23:ビームエキスパンダ、 24:第1フライアイレンズ、 25:第1コンデンサレンズ光学系、 26:第2フライアイレンズ、 27:第2コンデンサー光学系、 31、32:正レンズ群、 33:開口絞り、 38:非晶質シリコン層、 39:キャップ層、 40:ゲート絶縁層、 41:ゲート電極、 43:ソース電極、 44:ドレイン電極、 45、46:配線。
5:フォトレジスト層、 6:配線溝、 7:銅配線層、 8:保護層、 9:層間絶縁層 10:キャッピングメタル層、 12:銅合金シード層、 13:パシベーション層、 15:照明系、 16:位相変調素子、 17:結像光学系、 18:被結晶化基板、 19:基板試料台、 20:結晶化装置、 21:光源、 22:ホモジナイザ、 23:ビームエキスパンダ、 24:第1フライアイレンズ、 25:第1コンデンサレンズ光学系、 26:第2フライアイレンズ、 27:第2コンデンサー光学系、 31、32:正レンズ群、 33:開口絞り、 38:非晶質シリコン層、 39:キャップ層、 40:ゲート絶縁層、 41:ゲート電極、 43:ソース電極、 44:ドレイン電極、 45、46:配線。
Claims (10)
- 基板上に銅シード層を形成する工程と、
前記銅シード層上に予め定められたパターンの銅配線層を形成する工程と、
前記銅配線層に接触される領域以外の前記銅シード層を除去するに際し、
少なくとも前記銅配線層上に保護層を形成する工程と、
前記保護層をマスクとして前記銅シード層をドライエッチングする工程と、
を具備してなることを特徴とする銅配線層の形成方法。 - 前記基板と前記銅シード層間に下地バリア層を形成する工程と、
前記保護層をマスクとして前記銅シード層をドライエッチングした後に前記下地バリア層をドライエッチングする工程と
を具備してなることを特徴とする請求項1に記載の銅配線層の形成方法。 - 前記保護層をマスクとして前記銅シード層をエッチングした後に、前記銅シード層及び前記銅配線層の露出する表面に銅の拡散を防止するキャッピングメタル層を形成する工程と
を具備してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の銅配線層の形成方法。 - 前記保護層をマスクとして前記銅シード層をエッチングした後に、前記銅シード層及び前記銅配線層の露出する表面に銅の拡散を防止する層間絶縁層を形成する工程と
を具備してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の銅配線層の形成方法。 - 前記保護層をマスクとして前記銅シード層をドライエッチングした後に、前記保護層をエッチングする工程を具備してなることを特徴とする請求項1に記載の銅配線層の形成方法。
- 前記保護層をマスクとして前記銅シード層および下地バリア層をドライエッチングした後に、前記保護層をエッチングする工程を具備してなることを特徴とする請求項2に記載の銅配線層の形成方法。
- 予め定められたパターンの銅配線層の形成は、前記銅シード層上にレジスト層を前記銅配線層より厚く形成する工程と、
前記レジスト層を前記銅配線層の形状に配線溝を形成する工程と、
前記エッチング溝に銅配線層を前記配線溝の深さより浅く成膜する工程と、
前記レジスト層をエッチングして銅配線層を形成する工程と
からなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の銅配線層の形成方法。 - 前記銅シード層は、主に(111)に配向していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の銅配線層の形成方法。
- 前記銅シード層の平均結晶粒径は、少なくとも0.25μm以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の銅配線層の形成方法。
- 半導体基板上にソース領域、ドレイン領域、チャネル領域を形成し、このチャネル領域上にゲート絶縁膜を形成したのち、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極およびそれらの配線層を形成するに際し、
銅を主成分とする銅シード層を形成する工程と、
前記銅シード層上に予め定められたパターンの銅配線層を形成する工程と、
前記銅配線層上に保護層を形成する工程と、
前記保護層をマスクとして前記銅シード層を除去する工程と
を具備してなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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