JPH10199881A - 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 配線層として銅(Cu)を用いる半導体装置
では、Cu配線を被覆する絶縁膜の形成によって、Cu
の表面が酸化されて抵抗の増大が生じ、またCuが絶縁
膜に拡散されて絶縁効果か低下されてリークが生じ易い
ものとなる。 【解決手段】 半導体基板101上に第1絶縁膜104
aを形成し、この第1絶縁膜上に主導電層がCu或いは
Cu合金の単層あるいは複数層の導電膜より構成される
金属配線(106a,107a,106b)を形成し、
この配線を第2絶縁膜108aで被覆する。そして、こ
の第2絶縁膜にP,B,As,Pb,N等の不純物を導
入することで、配線のCuの露出する領域がCuの拡散
防止能力の高い絶縁膿と接する状態にでき、配線の周囲
がCuの酸化防止、Cuの拡散防止、Cuの耐エレクト
ロマイグレーション性や耐ストレスマイグレーション性
の改善が可能となる。その上に第3の絶縁膜110aを
形成する。
では、Cu配線を被覆する絶縁膜の形成によって、Cu
の表面が酸化されて抵抗の増大が生じ、またCuが絶縁
膜に拡散されて絶縁効果か低下されてリークが生じ易い
ものとなる。 【解決手段】 半導体基板101上に第1絶縁膜104
aを形成し、この第1絶縁膜上に主導電層がCu或いは
Cu合金の単層あるいは複数層の導電膜より構成される
金属配線(106a,107a,106b)を形成し、
この配線を第2絶縁膜108aで被覆する。そして、こ
の第2絶縁膜にP,B,As,Pb,N等の不純物を導
入することで、配線のCuの露出する領域がCuの拡散
防止能力の高い絶縁膿と接する状態にでき、配線の周囲
がCuの酸化防止、Cuの拡散防止、Cuの耐エレクト
ロマイグレーション性や耐ストレスマイグレーション性
の改善が可能となる。その上に第3の絶縁膜110aを
形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特に銅配線を絶縁膜で被覆した構造を有する半導体装置
の製造方法に関する。
特に銅配線を絶縁膜で被覆した構造を有する半導体装置
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の配線層としてCu(銅)配
線が用いられるが、Cuは酸化の進行が速いためにCu
配線上に絶縁膜を形成する際に、Cu表面が酸化された
り、Cuが絶縁膜中に拡散して配線抵抗の増大や配線リ
ークを生じるという問題がある。このような、Cu配線
に伴う問題を解消するための技術として、竹脇らがCu
配線周囲の耐酸化性を高める構造とその製造方法を提案
している。(1995年電気情報通信学会エレクトロニ
クスソサイエティ大会講演論文集2,講演番号C−41
8,ppl15−116)。この技術を図3の工程断面
図に示す。先ず、図3(a)に示すように、Si基板1
01上にSi酸化膜104aを形成し、続いてCu膜1
07aで形成された配線を形成する。続いて、図3
(b)に示すように、Si基板101を加熱しながらモ
ノシラン(SiH4 )ガス109cに曝して、CuとS
iH4 ガス中のSiを反応させ、配線の表面にCuxS
iy層(x,yは整数、以下、Cuシリサイド層)10
7cを形成し、このCuシリサイド層107cによりC
u膜107aの酸化を防止している。
線が用いられるが、Cuは酸化の進行が速いためにCu
配線上に絶縁膜を形成する際に、Cu表面が酸化された
り、Cuが絶縁膜中に拡散して配線抵抗の増大や配線リ
ークを生じるという問題がある。このような、Cu配線
に伴う問題を解消するための技術として、竹脇らがCu
配線周囲の耐酸化性を高める構造とその製造方法を提案
している。(1995年電気情報通信学会エレクトロニ
クスソサイエティ大会講演論文集2,講演番号C−41
8,ppl15−116)。この技術を図3の工程断面
図に示す。先ず、図3(a)に示すように、Si基板1
01上にSi酸化膜104aを形成し、続いてCu膜1
07aで形成された配線を形成する。続いて、図3
(b)に示すように、Si基板101を加熱しながらモ
ノシラン(SiH4 )ガス109cに曝して、CuとS
iH4 ガス中のSiを反応させ、配線の表面にCuxS
iy層(x,yは整数、以下、Cuシリサイド層)10
7cを形成し、このCuシリサイド層107cによりC
u膜107aの酸化を防止している。
【0003】一方、宮崎らはCu配線上への層問絶縁膜
形成時のCuの酸化を防止する手法を提唱している(1
995年電気情報通信学会エレクトロニクスソサイエテ
ィ大会講演論文集2,講演番号C−419,ppl17
−118)。この技術を図4の工程断面図に示す。先
ず、図4(a)に示すように、Si基板101上に形成
されたBPSG膜104c上にタングステン(W)膜1
06d、Cu膜107a、W膜106eを順次形成し、
図外の絶縁膜をエッチングマスクとし、四温化シリコン
(SiCl4 )+窒素(N2 )+酸素(O2 )の混合ガ
スをエッチングガスとした、250℃での高温反応性イ
オンエッチング法により、前記3つの導電層を順次エッ
チングしてW膜106e、Cu膜107a、W膜106
dの積層膜より構成されるCu配線を形成する。さら
に、図4(b)のように、テトラ・エトキシ・シラン
(Tetra Ethoxy Silane 、以下、TEOS)+O2 の混
合ガスを用いたプラズマCVD法により、Cu配線上に
Si酸化膜であるプラズマTEOS酸化膜(PE−EO
S酸化膜)108dを形成するものである。この高温の
反応性イオンエッチング工程ではCu配線の側壁部にシ
リコン酸化膜系の側壁保護膜(図示せず)が形成され、
さらにTEOS存在下ではCuの酸化が非常に遅いた
め、絶縁膜形成時のCuの酸化は実用上問頴にならない
としている。
形成時のCuの酸化を防止する手法を提唱している(1
995年電気情報通信学会エレクトロニクスソサイエテ
ィ大会講演論文集2,講演番号C−419,ppl17
−118)。この技術を図4の工程断面図に示す。先
ず、図4(a)に示すように、Si基板101上に形成
されたBPSG膜104c上にタングステン(W)膜1
06d、Cu膜107a、W膜106eを順次形成し、
図外の絶縁膜をエッチングマスクとし、四温化シリコン
(SiCl4 )+窒素(N2 )+酸素(O2 )の混合ガ
スをエッチングガスとした、250℃での高温反応性イ
オンエッチング法により、前記3つの導電層を順次エッ
チングしてW膜106e、Cu膜107a、W膜106
dの積層膜より構成されるCu配線を形成する。さら
に、図4(b)のように、テトラ・エトキシ・シラン
(Tetra Ethoxy Silane 、以下、TEOS)+O2 の混
合ガスを用いたプラズマCVD法により、Cu配線上に
Si酸化膜であるプラズマTEOS酸化膜(PE−EO
S酸化膜)108dを形成するものである。この高温の
反応性イオンエッチング工程ではCu配線の側壁部にシ
リコン酸化膜系の側壁保護膜(図示せず)が形成され、
さらにTEOS存在下ではCuの酸化が非常に遅いた
め、絶縁膜形成時のCuの酸化は実用上問頴にならない
としている。
【0004】また、特開平3−289156号公報に
は、同様に宮崎によって、Cu上に形成する絶縁膜自体
にCuに対する拡散防止能力を持たせる技術が提案され
ている。この技術は、図5に工程断面図を示すように、
先ず、図5(a)に示すように、選択酸化法によリp型
のSi基板101上にフィールド酸化膜102を形成し
た後、イオン注入法によりn型拡散層103を形成し、
その上層に膜厚300nmでB濃度1.0mol%、P
濃度4.0mol%のホウ素−リンンガラス膜(BPS
G膜)104cを形成後、窒素雰囲気中850℃,20
分の熱処理を行う。続いて、前記BPSG膜104cに
層間接続孔105bを開口した後、図5(b)のよう
に、厚さ100nmのTiN膜106aと厚さ500n
mのCu膜107aをスパッタ法により形成し、Bcl
3 ガスによリドライエッチしてCu/TiN配線とす
る。さらに、図5(c)のように、膜厚1000nm、
P濃度1.2mol%のPSG膜108bをCVD法に
より形成し、層間接続孔105cを開口する。続いて、
図5(d)のように厚さ100nmのTiN膜106c
と厚さ500nmのCu膜107bをスパッタ法により
形成し、BCl3 ガスによリドライエッチしてCu/T
iN配線とし、その上層に膜厚1000nm、P濃度
1.2mol%のPSG膜108cを形成する。
は、同様に宮崎によって、Cu上に形成する絶縁膜自体
にCuに対する拡散防止能力を持たせる技術が提案され
ている。この技術は、図5に工程断面図を示すように、
先ず、図5(a)に示すように、選択酸化法によリp型
のSi基板101上にフィールド酸化膜102を形成し
た後、イオン注入法によりn型拡散層103を形成し、
その上層に膜厚300nmでB濃度1.0mol%、P
濃度4.0mol%のホウ素−リンンガラス膜(BPS
G膜)104cを形成後、窒素雰囲気中850℃,20
分の熱処理を行う。続いて、前記BPSG膜104cに
層間接続孔105bを開口した後、図5(b)のよう
に、厚さ100nmのTiN膜106aと厚さ500n
mのCu膜107aをスパッタ法により形成し、Bcl
3 ガスによリドライエッチしてCu/TiN配線とす
る。さらに、図5(c)のように、膜厚1000nm、
P濃度1.2mol%のPSG膜108bをCVD法に
より形成し、層間接続孔105cを開口する。続いて、
図5(d)のように厚さ100nmのTiN膜106c
と厚さ500nmのCu膜107bをスパッタ法により
形成し、BCl3 ガスによリドライエッチしてCu/T
iN配線とし、その上層に膜厚1000nm、P濃度
1.2mol%のPSG膜108cを形成する。
【0005】この手法により形成したn型拡散層とSi
基板とで構成されるpn接合のリーク電流を測定したと
ころ、Al−Si電極と同等の特性が得られる。また、
この手法においては、PSG膜をスバッタ法により堆積
したSiO2 やプラズマCVD法で堆積したSiO2 ,
SiNあるいはSiONへのPイオン注入やPOCl3
雰囲気アニールにより形成したり、4mol%のPを含
有するシリコーン樹脂とPを含まないSiO2 膜との積
層構造としてもよいことを示している。
基板とで構成されるpn接合のリーク電流を測定したと
ころ、Al−Si電極と同等の特性が得られる。また、
この手法においては、PSG膜をスバッタ法により堆積
したSiO2 やプラズマCVD法で堆積したSiO2 ,
SiNあるいはSiONへのPイオン注入やPOCl3
雰囲気アニールにより形成したり、4mol%のPを含
有するシリコーン樹脂とPを含まないSiO2 膜との積
層構造としてもよいことを示している。
【0006】また、特開平7−176612号公報に
は、本間により、Cu配線表面の酸化の防止、接続抵抗
の増大の抑制、回路動作の高速化を目的とした半導体装
置とその製造方法だ提案されている。図6はその工程断
面図である。先ず、図6(a)に示すようにSi基板1
01上に厚さ約500nmのSi酸化膜104aを形成
し、その上に配線を構成する厚さ50nmのTi膜10
6f、厚さ100nmのTiN膜106a、厚さ約80
0nmのCu膜107aをスパッタ法により順次形成
し、常法によりCu膜、TiN膜およぴTi膜をエッチ
ングして配線を形成する。さらに、図6(b)のよう
に、配線上に厚さ約500nmのフッ素(F)含有Si
酸化膜108eをトリエトキシフルオロシラン(FSi
(OC2 H5 )3 ))とO2 をソースとしたプラズマC
VD法により、圧力10Torr、基板温度50℃の条
件で形成し、続いてシラノール溶液を塗布した後、トリ
エトキシフルオロシランの蒸気を拡散せしめて、厚さ約
300nmのフッ素含有スピンオングラス膜110cを
形成する。続いて、図6(c)のように、厚さ約400
nmの第2のF含有Si酸化膿110dを形成した後、
層間接続孔を開口し、第1層目と同様の手法を用いて第
2層日のTi膜106g、TiN膜106c、Cu膜1
07bより構成されるCu配線を形成する。
は、本間により、Cu配線表面の酸化の防止、接続抵抗
の増大の抑制、回路動作の高速化を目的とした半導体装
置とその製造方法だ提案されている。図6はその工程断
面図である。先ず、図6(a)に示すようにSi基板1
01上に厚さ約500nmのSi酸化膜104aを形成
し、その上に配線を構成する厚さ50nmのTi膜10
6f、厚さ100nmのTiN膜106a、厚さ約80
0nmのCu膜107aをスパッタ法により順次形成
し、常法によりCu膜、TiN膜およぴTi膜をエッチ
ングして配線を形成する。さらに、図6(b)のよう
に、配線上に厚さ約500nmのフッ素(F)含有Si
酸化膜108eをトリエトキシフルオロシラン(FSi
(OC2 H5 )3 ))とO2 をソースとしたプラズマC
VD法により、圧力10Torr、基板温度50℃の条
件で形成し、続いてシラノール溶液を塗布した後、トリ
エトキシフルオロシランの蒸気を拡散せしめて、厚さ約
300nmのフッ素含有スピンオングラス膜110cを
形成する。続いて、図6(c)のように、厚さ約400
nmの第2のF含有Si酸化膿110dを形成した後、
層間接続孔を開口し、第1層目と同様の手法を用いて第
2層日のTi膜106g、TiN膜106c、Cu膜1
07bより構成されるCu配線を形成する。
【0007】この公報の技術によれば、Cu配線上への
絶縁膜形成がCuの酸化温度よりも低温で行われ、かつ
絶縁膜の比誘電率も従来のSi酸化膜よりも低いため、
高い歩留と良好な電気特性が得られる。また、同公報に
は、Cu配線の側壁部にTi含有タングステン膜(以
下、Ti−W膜)のサイドウォールを形成してCu配線
を保護する手法や、過飽和状態のケイフッ化水素酸水溶
液を用いた液相成長法により、35℃と言うCuの酸化
温度よりも低い温度でCu配線の隙間のみに選択的に厚
さ約900nmのF含有Si酸化膿を形成する手法も述
べられている。
絶縁膜形成がCuの酸化温度よりも低温で行われ、かつ
絶縁膜の比誘電率も従来のSi酸化膜よりも低いため、
高い歩留と良好な電気特性が得られる。また、同公報に
は、Cu配線の側壁部にTi含有タングステン膜(以
下、Ti−W膜)のサイドウォールを形成してCu配線
を保護する手法や、過飽和状態のケイフッ化水素酸水溶
液を用いた液相成長法により、35℃と言うCuの酸化
温度よりも低い温度でCu配線の隙間のみに選択的に厚
さ約900nmのF含有Si酸化膿を形成する手法も述
べられている。
【0008】一方、特開昭63−299250号公報に
は、星野によりCu配線の表面保護法が提案されてい
る。図7はその工程断面図である。先ず、図7(a)に
示すように、Si基板101上のSi酸化膜104aの
上層にTi膜106f、TiN膿106a、Cu膜10
7aを順次形成し、その上で最初にCu膜107aをパ
ターニングし、得られたCuパターンをマスクとしてT
iN膜106aとTi膜106fをパターニングしてC
u配線を形成する。続いて、図7(b)のように、Cu
配線を含むSi酸化膜104a上にSi膜109dを1
0〜50nmの厚さに推積する。さらに、図7(c)の
ように、800℃〜1000℃、O2 雰囲気中で熱処理
を行うと、Cuと接触している部分のSi膜109dは
Cu中に拡散してCu−Si合金となり、さらに雰囲気
中のO2 によリCu−Si合金はO2 を取り込んでSi
O2 となって、Cu−SiO2 合金107dとなり、C
uの結晶粒界にSiO2 が入り込んでCuの酸化が防止
される。この際、Cuと接触していない領域のSi膜は
O2 により酸化してSi酸化膜となる。
は、星野によりCu配線の表面保護法が提案されてい
る。図7はその工程断面図である。先ず、図7(a)に
示すように、Si基板101上のSi酸化膜104aの
上層にTi膜106f、TiN膿106a、Cu膜10
7aを順次形成し、その上で最初にCu膜107aをパ
ターニングし、得られたCuパターンをマスクとしてT
iN膜106aとTi膜106fをパターニングしてC
u配線を形成する。続いて、図7(b)のように、Cu
配線を含むSi酸化膜104a上にSi膜109dを1
0〜50nmの厚さに推積する。さらに、図7(c)の
ように、800℃〜1000℃、O2 雰囲気中で熱処理
を行うと、Cuと接触している部分のSi膜109dは
Cu中に拡散してCu−Si合金となり、さらに雰囲気
中のO2 によリCu−Si合金はO2 を取り込んでSi
O2 となって、Cu−SiO2 合金107dとなり、C
uの結晶粒界にSiO2 が入り込んでCuの酸化が防止
される。この際、Cuと接触していない領域のSi膜は
O2 により酸化してSi酸化膜となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した種々の従
来技術のうち、図3に示した竹脇らの手法は、配線の周
囲にCuシリサイドを形成するため、Cu配線の耐酸化
性、耐食性、耐エレクトロマイグレーション性の改善効
果があり、層問絶縁膜にSi窒化膜を使用する必要がな
いため層問容量は増加しない。しかしながら、その配線
抵抗は、高抵抗なCuシリサイド層の配線全体の表面積
に対する比表面積に依存するため、配線の微細化に伴い
配線の体積に対する表面積の割合は高くなる。そのた
め、微細な配線ほど配線抵抗の増加率は高くなり、半導
体装置の特性低下が生じる。これでは抵抗の低いCuを
配線の主導電層に採用するメリットがなくなる。また、
CuとSiH4 の反応は比較的速いためにその制御は簡
単ではない。そのため、シリサイドの膜厚制御も難し
く、ウェハ面内やロット内で均一な配線抵抗を得ること
が難しく、安定した電気特性の半導体装置が得難いと言
う問題もある。
来技術のうち、図3に示した竹脇らの手法は、配線の周
囲にCuシリサイドを形成するため、Cu配線の耐酸化
性、耐食性、耐エレクトロマイグレーション性の改善効
果があり、層問絶縁膜にSi窒化膜を使用する必要がな
いため層問容量は増加しない。しかしながら、その配線
抵抗は、高抵抗なCuシリサイド層の配線全体の表面積
に対する比表面積に依存するため、配線の微細化に伴い
配線の体積に対する表面積の割合は高くなる。そのた
め、微細な配線ほど配線抵抗の増加率は高くなり、半導
体装置の特性低下が生じる。これでは抵抗の低いCuを
配線の主導電層に採用するメリットがなくなる。また、
CuとSiH4 の反応は比較的速いためにその制御は簡
単ではない。そのため、シリサイドの膜厚制御も難し
く、ウェハ面内やロット内で均一な配線抵抗を得ること
が難しく、安定した電気特性の半導体装置が得難いと言
う問題もある。
【0010】また、図4に示した宮崎らの手法は、Cu
配線エッチング時に配線側壁部にSi酸化膜系の保護膜
を形成し、TEOSソースを用いてSi酸化膜をCu配
線上に形成するため、絶縁膜形成時のCuの酸化を抑制
でき、配線抵抗もほとんど増加しない。また、層問容量
の増加による遅延も起こらない。しかしながら、Cu配
線側壁部の保護膜は導電膜のプラズマエッチング中の非
平衡状態下で形成される熱的安定性の低いものであり、
Cuの拡散防止能力の高いものではない。さらに、TE
OSソースのプラズマCVD法により形成したSi酸化
膿もCuに対するバリア性が高いものではなく、配線を
多層化する際に施される複数回の熱処理によリCuの拡
散や酸化が進行して配線間の電流リーク不良や配線抵抗
上昇が発生する可能性があり、高い製造歩留や長期信頼
性が得難いと言う問題がある。
配線エッチング時に配線側壁部にSi酸化膜系の保護膜
を形成し、TEOSソースを用いてSi酸化膜をCu配
線上に形成するため、絶縁膜形成時のCuの酸化を抑制
でき、配線抵抗もほとんど増加しない。また、層問容量
の増加による遅延も起こらない。しかしながら、Cu配
線側壁部の保護膜は導電膜のプラズマエッチング中の非
平衡状態下で形成される熱的安定性の低いものであり、
Cuの拡散防止能力の高いものではない。さらに、TE
OSソースのプラズマCVD法により形成したSi酸化
膿もCuに対するバリア性が高いものではなく、配線を
多層化する際に施される複数回の熱処理によリCuの拡
散や酸化が進行して配線間の電流リーク不良や配線抵抗
上昇が発生する可能性があり、高い製造歩留や長期信頼
性が得難いと言う問題がある。
【0011】また、図5に示したような、PSG膜をは
じめとするPを含有する絶縁膜によるCuの拡散防止は
有効ではあるが、CVD法で形成するPSG膜は段差被
覆性(ステップカバレッジ)が悪く、微細な配線スペー
スヘの適用は不可能である。さらに、Si酸化膜などへ
のPイオン注入やPOCl3 雰囲気アニールによるCu
拡散防止絶縁膜の形成は製造工程上において大きな間道
がある。例えば、molオーダに近い濃度のPイオンを
注入するには極めて長い注入時間とコストを要し、また
POC13 要囲気からのP導入には高い温度での熱処理
が必要で、トランジスタや配線への影響が懸念される。
4mol%のPを含有するシリコーン樹脂とPを含まな
いSiO2 膜との積層構造を形成する場合でも、シリコ
ーン樹脂は耐熱性、微細加工性、耐湿性などの面で無機
系の絶縁膜と比較して劣っているため、配線の多層化工
程や半導体装置の長期信頼性の面において問題が生じ
る。
じめとするPを含有する絶縁膜によるCuの拡散防止は
有効ではあるが、CVD法で形成するPSG膜は段差被
覆性(ステップカバレッジ)が悪く、微細な配線スペー
スヘの適用は不可能である。さらに、Si酸化膜などへ
のPイオン注入やPOCl3 雰囲気アニールによるCu
拡散防止絶縁膜の形成は製造工程上において大きな間道
がある。例えば、molオーダに近い濃度のPイオンを
注入するには極めて長い注入時間とコストを要し、また
POC13 要囲気からのP導入には高い温度での熱処理
が必要で、トランジスタや配線への影響が懸念される。
4mol%のPを含有するシリコーン樹脂とPを含まな
いSiO2 膜との積層構造を形成する場合でも、シリコ
ーン樹脂は耐熱性、微細加工性、耐湿性などの面で無機
系の絶縁膜と比較して劣っているため、配線の多層化工
程や半導体装置の長期信頼性の面において問題が生じ
る。
【0012】さらに、図6に示した本間の手法は、トリ
エトキシフルオロシラン(FSi(OC2 H5 )3 )と
O2 をソースとしたプラズマCVD法やトリエトキシフ
ルオロシラン蒸気の拡散を用いてCuの酸化温度以下で
低誘電率の絶縁膜を形成するため、確かにCuを酸化さ
せることなく絶縁膜を形成できるが、その絶縁膜自体に
はCuに対するバリア性がなく、また低温で形成してい
るために安定性に乏しい。そのため、絶縁膜形成後の製
造工程中に行う熱処理によるCuの拡散や、吸湿による
半導体装置の特性低下や長期信頼性の低下が懸念され
る。この場合、金属(Ti−W合金)膜堆積後に異方性
エッチバックにより配線側壁をTi−W膜で被覆し、次
いで絶縁膜を形成する手法は上述の問題を解決できる手
法ではあるが、微細な配線問スペースではTi−W膜残
りによる配線間ショートが発生する可能性があり、高い
製造歩留りを得難い。
エトキシフルオロシラン(FSi(OC2 H5 )3 )と
O2 をソースとしたプラズマCVD法やトリエトキシフ
ルオロシラン蒸気の拡散を用いてCuの酸化温度以下で
低誘電率の絶縁膜を形成するため、確かにCuを酸化さ
せることなく絶縁膜を形成できるが、その絶縁膜自体に
はCuに対するバリア性がなく、また低温で形成してい
るために安定性に乏しい。そのため、絶縁膜形成後の製
造工程中に行う熱処理によるCuの拡散や、吸湿による
半導体装置の特性低下や長期信頼性の低下が懸念され
る。この場合、金属(Ti−W合金)膜堆積後に異方性
エッチバックにより配線側壁をTi−W膜で被覆し、次
いで絶縁膜を形成する手法は上述の問題を解決できる手
法ではあるが、微細な配線問スペースではTi−W膜残
りによる配線間ショートが発生する可能性があり、高い
製造歩留りを得難い。
【0013】また、図7に示した星野の手法のように、
Cu上にSi膜を堆積して、熱処理を行って反応層を形
成する手法は、熱処理温度が800℃〜1000℃と高
すぎて配線工程では適用できない。また、Cu−SiO
2 合金が形成されるために、竹脇らの手法と同様に配線
の抵抗上昇が生じ、電気抵抗の小さなCuを配線材料と
して使用するメリットをなくしてしまうと言う問題があ
る。
Cu上にSi膜を堆積して、熱処理を行って反応層を形
成する手法は、熱処理温度が800℃〜1000℃と高
すぎて配線工程では適用できない。また、Cu−SiO
2 合金が形成されるために、竹脇らの手法と同様に配線
の抵抗上昇が生じ、電気抵抗の小さなCuを配線材料と
して使用するメリットをなくしてしまうと言う問題があ
る。
【0014】本発明の目的は、Cu配線の電気抵抗増大
を防止しながら、Cu配線の耐酸化性の改善やCuの絶
縁膜中への拡散の防止を実現し、半導体装置の長期信頼
性や製造歩留を向上することを可能とした半導体装置の
製造方法を提供するものである。
を防止しながら、Cu配線の耐酸化性の改善やCuの絶
縁膜中への拡散の防止を実現し、半導体装置の長期信頼
性や製造歩留を向上することを可能とした半導体装置の
製造方法を提供するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜上に単
層あるいは複数層の導電膜より構成される金属配線を形
成する工程と、前記第1絶縁膜および前記金属配線上に
当該金属配線の酸化温度よりも低い温度で第2絶縁膜を
形成する工程と、前記第2絶縁膜に前記金属の拡散防止
能力のある不純物を導入する工程と、前記第2絶縁膜上
に第3絶縁膜を形成する工程を有する事を特徴とする。
また、金属配線としては、第1絶縁膜上に配線形成溝を
開口し、この配線形成溝中に単層あるいは複数層の導電
膜より構成される金属配線を形成する手法が採用可能で
ある。
に第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜上に単
層あるいは複数層の導電膜より構成される金属配線を形
成する工程と、前記第1絶縁膜および前記金属配線上に
当該金属配線の酸化温度よりも低い温度で第2絶縁膜を
形成する工程と、前記第2絶縁膜に前記金属の拡散防止
能力のある不純物を導入する工程と、前記第2絶縁膜上
に第3絶縁膜を形成する工程を有する事を特徴とする。
また、金属配線としては、第1絶縁膜上に配線形成溝を
開口し、この配線形成溝中に単層あるいは複数層の導電
膜より構成される金属配線を形成する手法が採用可能で
ある。
【0016】ここで、前記金属配線は、主導電層が銅あ
るいは鋼を主成分とする合金より構成されることが好ま
しい。また、第2絶縁膜がシリコン酸化膜あるいはフッ
素含有シリコン酸化膜より構成されること、第2絶縁膜
の堆積を銅の酸化温度よりも低い温度で行うこと、第2
絶縁膜の堆積を高密度プラズマを用いた化学的気相成長
により行うこと、第2絶縁膜の堆積をテトラエトキシシ
ランあるいはトリ工トキシフルオロシランをソースとし
たプラズマ化学的気相成長により行うことが好ましい。
また、この場合、第2絶縁膜へ導入する不純物が、燐
(P)、硼素(B)、砒素(As)、鉛(Pb)あるい
は窒素(N)のうちの1つあるいは複数の元素より構成
され、第2絶縁膜への不純物導入がプラズマドープ法に
より行われることが好ましい。さらに、第3絶縁膜がシ
リコン酸化膜、フッ素含有シリコン酸化膜、有機化合物
あるいは炭素より構成されることが好ましい。
るいは鋼を主成分とする合金より構成されることが好ま
しい。また、第2絶縁膜がシリコン酸化膜あるいはフッ
素含有シリコン酸化膜より構成されること、第2絶縁膜
の堆積を銅の酸化温度よりも低い温度で行うこと、第2
絶縁膜の堆積を高密度プラズマを用いた化学的気相成長
により行うこと、第2絶縁膜の堆積をテトラエトキシシ
ランあるいはトリ工トキシフルオロシランをソースとし
たプラズマ化学的気相成長により行うことが好ましい。
また、この場合、第2絶縁膜へ導入する不純物が、燐
(P)、硼素(B)、砒素(As)、鉛(Pb)あるい
は窒素(N)のうちの1つあるいは複数の元素より構成
され、第2絶縁膜への不純物導入がプラズマドープ法に
より行われることが好ましい。さらに、第3絶縁膜がシ
リコン酸化膜、フッ素含有シリコン酸化膜、有機化合物
あるいは炭素より構成されることが好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の第1の実施形態を製
造工程順に示した縦断面図である。先ず、図1(a)に
示すように、Si基板101上に第1絶縁膜としてSi
酸化膜104aを例えば熟酸化法、あるいはSiH4 と
亜酸化窒素(N2 O)、TEOSとO2 を用いたプラズ
マCVD法により約500nmの厚さに形成する。この
第1絶縁膜104aはSi酸化膜に限定されるものでは
なく、これ以外にもSi酸化膜に燐(P)やポロン
(B)が含まれたPSG膜やBPSG膜、あるいはポリ
イミドなどの有機膜でも構わない。また、その形成方法
も熟酸化法やプラズマCVDに限られるものではなく、
塗布法などを用いても構わない。
参照して説明する。図1は本発明の第1の実施形態を製
造工程順に示した縦断面図である。先ず、図1(a)に
示すように、Si基板101上に第1絶縁膜としてSi
酸化膜104aを例えば熟酸化法、あるいはSiH4 と
亜酸化窒素(N2 O)、TEOSとO2 を用いたプラズ
マCVD法により約500nmの厚さに形成する。この
第1絶縁膜104aはSi酸化膜に限定されるものでは
なく、これ以外にもSi酸化膜に燐(P)やポロン
(B)が含まれたPSG膜やBPSG膜、あるいはポリ
イミドなどの有機膜でも構わない。また、その形成方法
も熟酸化法やプラズマCVDに限られるものではなく、
塗布法などを用いても構わない。
【0018】続いて、金属膜として、窒化チタン膜(以
下、TiN膜)106aを、チタン(Ti)のターゲッ
トを用いた反応性スパッタ法により、パワー2.5〜
5.0KW,圧力2〜10mTorrの条件で25〜5
0nmの厚さに形成する。さらに、TiN膜106a上
にCu膜107aをスパッタ法により、パワー2.0〜
5.0KW、圧力2〜10mTorrの条件の下、25
0〜500nmの厚さに形成する。そして、Cu膜10
7a上にTiN膜106bを前記TiN膜106aと同
様の条件によリ25〜50nmの厚さに形成する。これ
により、Cu膜とTiN膜の積層膜が形成される。
下、TiN膜)106aを、チタン(Ti)のターゲッ
トを用いた反応性スパッタ法により、パワー2.5〜
5.0KW,圧力2〜10mTorrの条件で25〜5
0nmの厚さに形成する。さらに、TiN膜106a上
にCu膜107aをスパッタ法により、パワー2.0〜
5.0KW、圧力2〜10mTorrの条件の下、25
0〜500nmの厚さに形成する。そして、Cu膜10
7a上にTiN膜106bを前記TiN膜106aと同
様の条件によリ25〜50nmの厚さに形成する。これ
により、Cu膜とTiN膜の積層膜が形成される。
【0019】ここで、前記金属膜としてのTiN膜10
6aと106bは配線の主導電層であるCu膜107a
を構成するCuの酸化やCuの絶縁膜中への拡散の防
止、およぴ下層に存在する絶縁膜との間の密着性を確保
する事を自的として形成されるものであり、この実施形
態のようなTiN膜に限らず、その他にチタン(T
i)、バナジウム(∨)、クロム(Cr)、ジルコニウ
ム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ハ
フニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン
(W)やこれらのケイ化物、ホウ化物、窒化物、炭化
物、およぴこれらを含有する合金を用いる事ができる。
また、Cu膜107aも、特性改善を目的として他の元
素が添加されたCuを主成分とするCu合金を用いても
良い。そして、常法によりTiN膜106b、Cu膜1
07a、TiN膜106bをエッチングして、配線パタ
ーン化する。
6aと106bは配線の主導電層であるCu膜107a
を構成するCuの酸化やCuの絶縁膜中への拡散の防
止、およぴ下層に存在する絶縁膜との間の密着性を確保
する事を自的として形成されるものであり、この実施形
態のようなTiN膜に限らず、その他にチタン(T
i)、バナジウム(∨)、クロム(Cr)、ジルコニウ
ム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ハ
フニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン
(W)やこれらのケイ化物、ホウ化物、窒化物、炭化
物、およぴこれらを含有する合金を用いる事ができる。
また、Cu膜107aも、特性改善を目的として他の元
素が添加されたCuを主成分とするCu合金を用いても
良い。そして、常法によりTiN膜106b、Cu膜1
07a、TiN膜106bをエッチングして、配線パタ
ーン化する。
【0020】次いで、図1(b)に示すように、Si酸
化膜104aおよぴ前記した積層構造の配線上にTEO
SをソースとしたプラズマCVD法により、第2絶縁膜
である厚さ約20〜50nmのSi酸化膜104bを堆
積する。この工程ではTEOSが存在するためにCuの
酸化速度は極めて遅くなるが、少なくともCuの酸化温
度よりも低い温度で推積することが望ましい。また、プ
ラズマソースとして電子サイクロトロン共鳴(elctron
cyclotron resonance )などにより発生する高密度プラ
ズマを用い、CVDソースとしてSiH4 とO2 を用い
て、Cuの酸化温度よりも低い温度でSi酸化膜104
bを堆積しても良く、塗布法によるスピンオングラス膜
の形成も可能である。さらに、堆積する膜の種類も、S
i酸化膜に限定せずに、それ以外にもフッ素(F)を含
有した比誘電率の小さなSi酸化膜を用いても良い。
化膜104aおよぴ前記した積層構造の配線上にTEO
SをソースとしたプラズマCVD法により、第2絶縁膜
である厚さ約20〜50nmのSi酸化膜104bを堆
積する。この工程ではTEOSが存在するためにCuの
酸化速度は極めて遅くなるが、少なくともCuの酸化温
度よりも低い温度で推積することが望ましい。また、プ
ラズマソースとして電子サイクロトロン共鳴(elctron
cyclotron resonance )などにより発生する高密度プラ
ズマを用い、CVDソースとしてSiH4 とO2 を用い
て、Cuの酸化温度よりも低い温度でSi酸化膜104
bを堆積しても良く、塗布法によるスピンオングラス膜
の形成も可能である。さらに、堆積する膜の種類も、S
i酸化膜に限定せずに、それ以外にもフッ素(F)を含
有した比誘電率の小さなSi酸化膜を用いても良い。
【0021】続いて、Si基板101を真空装置(図示
せず)中においてフォスフィン(PH3 )ガスのプラズ
マに曝す。このPH3 プラズマ処理は、例えば枚葉処理
で行う場合には、PH3 ガス流量20〜50sccm、
温度150〜400℃、圧力0.1〜10Torr、パ
ワー0.2〜1.0KW、処理時間1分〜5分の条件で
行う。これにより、図1(c)に示すように、Si酸化
膜104b中には1019〜1021atoms/cm3 の
リン(P)が導入される。次いで、窒素ガスなどの不活
性雰囲気中、300〜400℃、10〜30分程度の熱
処理を施こす。すると、PH3 プラズマ処理条件にも依
存するが、Si酸化膜104b中に導入されたP原子が
安定化して、Si酸化膿104bはPSG膜と同等ある
いは類似した特性を有する不純物含有Si酸化膜108
aとなる。そのため、この不純物含有Si酸化膜108
aはCu原子の拡散防止能力を持つ。これにより、Cu
を主導電層とする配線のCuの露出部分はCuの拡散防
止能力のある絶縁膜と接する構造が得られる。なお、こ
こでは、プラズマドーピングを行う不純物元素としてP
を用いているが、これに限定されるものではなく、その
他に硼素(B)、砒素(As)、鉛(Pb)あるいは窒
素(N)のうちの1つあるいは複数の元素を用いてもよ
い。
せず)中においてフォスフィン(PH3 )ガスのプラズ
マに曝す。このPH3 プラズマ処理は、例えば枚葉処理
で行う場合には、PH3 ガス流量20〜50sccm、
温度150〜400℃、圧力0.1〜10Torr、パ
ワー0.2〜1.0KW、処理時間1分〜5分の条件で
行う。これにより、図1(c)に示すように、Si酸化
膜104b中には1019〜1021atoms/cm3 の
リン(P)が導入される。次いで、窒素ガスなどの不活
性雰囲気中、300〜400℃、10〜30分程度の熱
処理を施こす。すると、PH3 プラズマ処理条件にも依
存するが、Si酸化膜104b中に導入されたP原子が
安定化して、Si酸化膿104bはPSG膜と同等ある
いは類似した特性を有する不純物含有Si酸化膜108
aとなる。そのため、この不純物含有Si酸化膜108
aはCu原子の拡散防止能力を持つ。これにより、Cu
を主導電層とする配線のCuの露出部分はCuの拡散防
止能力のある絶縁膜と接する構造が得られる。なお、こ
こでは、プラズマドーピングを行う不純物元素としてP
を用いているが、これに限定されるものではなく、その
他に硼素(B)、砒素(As)、鉛(Pb)あるいは窒
素(N)のうちの1つあるいは複数の元素を用いてもよ
い。
【0022】続いて、図1(d)に示すように、不純物
含有Si酸化膜108aの上に、例えばプラズマCVD
を用いて、第3絶縁膜であるSi酸化膜110aを50
0〜1000nmの厚さに形成する。この第3絶縁膜も
Si酸化膜に限定されるものではなく、比誘電率が小さ
く回路遅延の抑制に有効な、フッ素(F)を含有したS
i酸化膜や有機化合物膜、炭素膜を用いても良く、その
堆積方法もプラズマCVD法に限定されるものではな
い。このように形成された半導体装置は、配線のCu露
出部分がCuの拡散防止能力のある絶縁膜と接する構造
となっているため、Cuの拡散や酸化を防止できる。ま
た、その製造方法も極めて容易である。
含有Si酸化膜108aの上に、例えばプラズマCVD
を用いて、第3絶縁膜であるSi酸化膜110aを50
0〜1000nmの厚さに形成する。この第3絶縁膜も
Si酸化膜に限定されるものではなく、比誘電率が小さ
く回路遅延の抑制に有効な、フッ素(F)を含有したS
i酸化膜や有機化合物膜、炭素膜を用いても良く、その
堆積方法もプラズマCVD法に限定されるものではな
い。このように形成された半導体装置は、配線のCu露
出部分がCuの拡散防止能力のある絶縁膜と接する構造
となっているため、Cuの拡散や酸化を防止できる。ま
た、その製造方法も極めて容易である。
【0023】(第2の実施形態)図2は本発明の第2の
実施の形態を製造工程順に示した縦断面図である。先
ず、図2(a)に示すように、Si基板101上に第1
絶縁膜である厚さ1000〜1500nmのSi酸化膜
104aをプラズマCVD法により形成し、続いて常法
であるフォトリソグラフィ技術と反応性イオンエッチン
グ技術を用いて、幅250〜1000nm、深さ250
〜500nmの配線溝105aを形成する。ここで、こ
の第1の絶縁膜はSi酸化膜に限定されるものではな
く、これ以外にもSi酸化膜にリン(P)やポロン
(B)が含まれたPSG膜やBPSG膜でも構わない。
またその形成方法についても熱酸化法やプラズマCVD
法に限られるものではない。
実施の形態を製造工程順に示した縦断面図である。先
ず、図2(a)に示すように、Si基板101上に第1
絶縁膜である厚さ1000〜1500nmのSi酸化膜
104aをプラズマCVD法により形成し、続いて常法
であるフォトリソグラフィ技術と反応性イオンエッチン
グ技術を用いて、幅250〜1000nm、深さ250
〜500nmの配線溝105aを形成する。ここで、こ
の第1の絶縁膜はSi酸化膜に限定されるものではな
く、これ以外にもSi酸化膜にリン(P)やポロン
(B)が含まれたPSG膜やBPSG膜でも構わない。
またその形成方法についても熱酸化法やプラズマCVD
法に限られるものではない。
【0024】さらに、図2(b)に示すように、金属膜
としてTiN膜106aをチタンのターゲットを用いた
反応性スパッタ法により、パワー2.5〜5.0KW、
圧力2〜10mTorrの条件で10〜30nmの厚さ
に形成する。このTiN膜106aも第1の発明の実施
の形態と同様に他の材料を用いる事ができる。次いで、
前記TiN膜106a上にCu(HFA)(TMVS)
(Copoer Hexa FluoroAtyethylacetonate Tri-Methyl V
inyl Silane Cu(C5 HF6 O2 )(C5H12S
i))を原料とした有機ソースCu−CVD法により、
厚さ500〜1000nmのCu膜107aを形成し、
配線溝105aがTiN膜106aとCu膜107aで
充填されるようにする。Cu−CVDは原料ソース20
〜50sccm、キャリアH2 ガス50〜200scc
m、温度150〜250℃、圧力5〜20Paの条件で
行うと、平滑で高いステップカバレッジのCu膜107
aを形成する事ができる。
としてTiN膜106aをチタンのターゲットを用いた
反応性スパッタ法により、パワー2.5〜5.0KW、
圧力2〜10mTorrの条件で10〜30nmの厚さ
に形成する。このTiN膜106aも第1の発明の実施
の形態と同様に他の材料を用いる事ができる。次いで、
前記TiN膜106a上にCu(HFA)(TMVS)
(Copoer Hexa FluoroAtyethylacetonate Tri-Methyl V
inyl Silane Cu(C5 HF6 O2 )(C5H12S
i))を原料とした有機ソースCu−CVD法により、
厚さ500〜1000nmのCu膜107aを形成し、
配線溝105aがTiN膜106aとCu膜107aで
充填されるようにする。Cu−CVDは原料ソース20
〜50sccm、キャリアH2 ガス50〜200scc
m、温度150〜250℃、圧力5〜20Paの条件で
行うと、平滑で高いステップカバレッジのCu膜107
aを形成する事ができる。
【0025】そして、図2(c)に示すように、アルミ
ナ(Al2 O3 )微粉末と過酸化水素(H2 O2 )を主
成分としたスラリーを用いた化学的機械研磨法(Chemic
al Mechanical Polishing ,以下、CMP法)により、
配線溝以外の部分に露出したCu膜とTiN膜を研磨、
除去してTiN膜106aとCu膜107aより構成さ
れる溝埋め込み構造のCu配線を形成する。続いて、図
2(d)のように、Si酸化膜104aおよぴCu配線
上にTEOSをソースとしたプラズマCVD法により、
第2絶縁膜である厚さ約20〜50nmのSi酸化膜1
04bを堆積する。この工程ではTEOSが存在するた
めに露出した部分のCuの酸化速度は極めて遅くなる
が、少なくともCuの酸化温度よりも低い温度で堆積す
ることが望ましい。また、プラズマソースとして電子サ
イクロトロン共鳴(electron cyclotron resonance)な
どにより発生する高密度プラズマを用い、CVDソース
としてSiH4 とO2 を用いて、Cuの酸化温度よりも
低い温度でSi酸化膜104bを堆積しても良く、また
塗布法によるスピンオングラス膜の形成も可能である。
さらに、堆積する膿の種類も、Si酸化膜に限定せず
に、それ以外にもフツ素(F)を含有した比誘電率の小
さなSi酸化膜を用いても良い。
ナ(Al2 O3 )微粉末と過酸化水素(H2 O2 )を主
成分としたスラリーを用いた化学的機械研磨法(Chemic
al Mechanical Polishing ,以下、CMP法)により、
配線溝以外の部分に露出したCu膜とTiN膜を研磨、
除去してTiN膜106aとCu膜107aより構成さ
れる溝埋め込み構造のCu配線を形成する。続いて、図
2(d)のように、Si酸化膜104aおよぴCu配線
上にTEOSをソースとしたプラズマCVD法により、
第2絶縁膜である厚さ約20〜50nmのSi酸化膜1
04bを堆積する。この工程ではTEOSが存在するた
めに露出した部分のCuの酸化速度は極めて遅くなる
が、少なくともCuの酸化温度よりも低い温度で堆積す
ることが望ましい。また、プラズマソースとして電子サ
イクロトロン共鳴(electron cyclotron resonance)な
どにより発生する高密度プラズマを用い、CVDソース
としてSiH4 とO2 を用いて、Cuの酸化温度よりも
低い温度でSi酸化膜104bを堆積しても良く、また
塗布法によるスピンオングラス膜の形成も可能である。
さらに、堆積する膿の種類も、Si酸化膜に限定せず
に、それ以外にもフツ素(F)を含有した比誘電率の小
さなSi酸化膜を用いても良い。
【0026】さらに、図2(e)に示すように、Si基
板101を真空装置(図示せず)中においてアルシン
(AsH3 )ガスのプラズマに曝す。このAsH3 プラ
ズマ処理は、例えば枚葉処理で行う場合には、AsH3
ガス流量20〜50sccm、温度150〜400℃、
圧力0.1〜10Torr、パワー0・2〜1・0K
W、処理時間1分〜5分の条件で行う。すると、Si酸
化膜104b中には1019〜1021atoms/cm3
の批素(As)が導入される。次いで、窒素ガスなどの
不活性雰囲気中、300〜400℃、10〜30分程度
の熱処理を施こすと、AsH3 プラズマ処理条件にも依
存するが、Si酸化膜104b中に導入されたAs原子
が再配列、安定化して、Si酸化膜104bは批素ガラ
ス(ASG:Arsen Silicate Glass)膜と同等あるいは
類似した特性を有する不純物含有Si酸化膜108aと
なり、Cu原子の拡散防止能力を持つこととなる。これ
により、Cuを主導電層とする溝配線の表面部に存在す
るCuの露出領域はCuの拡散防止能力のある絶縁膜と
接する構造が得られる。
板101を真空装置(図示せず)中においてアルシン
(AsH3 )ガスのプラズマに曝す。このAsH3 プラ
ズマ処理は、例えば枚葉処理で行う場合には、AsH3
ガス流量20〜50sccm、温度150〜400℃、
圧力0.1〜10Torr、パワー0・2〜1・0K
W、処理時間1分〜5分の条件で行う。すると、Si酸
化膜104b中には1019〜1021atoms/cm3
の批素(As)が導入される。次いで、窒素ガスなどの
不活性雰囲気中、300〜400℃、10〜30分程度
の熱処理を施こすと、AsH3 プラズマ処理条件にも依
存するが、Si酸化膜104b中に導入されたAs原子
が再配列、安定化して、Si酸化膜104bは批素ガラ
ス(ASG:Arsen Silicate Glass)膜と同等あるいは
類似した特性を有する不純物含有Si酸化膜108aと
なり、Cu原子の拡散防止能力を持つこととなる。これ
により、Cuを主導電層とする溝配線の表面部に存在す
るCuの露出領域はCuの拡散防止能力のある絶縁膜と
接する構造が得られる。
【0027】続いて、図2(f)に示すように、不純物
含有Si酸化膜108aの上に、例えばプラズマCVD
を用いて、第3絶縁膜であるSi酸化膜110aを50
0〜1000nmの厚さで形成する。この絶縁膜もSi
酸化膜に限定されるものではなく、比誘電率が小さく、
回路遅延の抑制に有効な、フッ素(F)を含有したSi
酸化膜や有機化合物膜、炭素膜を用いても良く、その堆
積方法もプラズマCVD注に限定されるものではない。
このように形成された半導体装置は、配線のCu露出部
分がCuの拡散防止能力のある絶縁膜と接する構造とな
っているため、Cuの拡散や酸化を防止できる。また、
その製造方法も極めて容易であることは本発明の第1の
実施の形態と同様である。
含有Si酸化膜108aの上に、例えばプラズマCVD
を用いて、第3絶縁膜であるSi酸化膜110aを50
0〜1000nmの厚さで形成する。この絶縁膜もSi
酸化膜に限定されるものではなく、比誘電率が小さく、
回路遅延の抑制に有効な、フッ素(F)を含有したSi
酸化膜や有機化合物膜、炭素膜を用いても良く、その堆
積方法もプラズマCVD注に限定されるものではない。
このように形成された半導体装置は、配線のCu露出部
分がCuの拡散防止能力のある絶縁膜と接する構造とな
っているため、Cuの拡散や酸化を防止できる。また、
その製造方法も極めて容易であることは本発明の第1の
実施の形態と同様である。
【0028】ここで、前記した第1及び第2の各実施形
態に示した半導体装置の製造方法は、MOS型、あるい
はバイポーラ型等の半導体装置の種類を選ばず適用する
事ができる。
態に示した半導体装置の製造方法は、MOS型、あるい
はバイポーラ型等の半導体装置の種類を選ばず適用する
事ができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法は、Cuを主導電材料とする配線を被覆する
絶縁膜に対して、Cuの拡散防止能力を有する不純物を
導入することにより、配線のCuの露出する領域がCu
の拡散防止能力の高い絶縁膿と接する構造が形成でき、
配線の周囲がCuの酸化防止、Cuの拡散防止、Cuの
耐エレクトロマイグレーション性や耐ストレスマイグレ
ーション性の改善に効果的なバリア膜とCuシリサイド
により被覆された構造のCu配線を高い制御性、高い均
一性およぴ高い再現性のもとで形成できる。これによ
り、Cu配線上にSi窒化膜よりも比誘電率は低いが成
膜時にCuを酸化させてしまう可能性のあるSi酸化膜
などの絶縁膜を形成した場合でもCuは酸化されず、C
u配線の長期信頼性が改善される。さらに、Cu配線の
多層化のために複数回の熱処理が加わった場合でも配線
や絶縁膜の特性劣化が生じないため、高い性能と高い長
期信頼性を有する半導体装置を高い歩留で製造できる。
の製造方法は、Cuを主導電材料とする配線を被覆する
絶縁膜に対して、Cuの拡散防止能力を有する不純物を
導入することにより、配線のCuの露出する領域がCu
の拡散防止能力の高い絶縁膿と接する構造が形成でき、
配線の周囲がCuの酸化防止、Cuの拡散防止、Cuの
耐エレクトロマイグレーション性や耐ストレスマイグレ
ーション性の改善に効果的なバリア膜とCuシリサイド
により被覆された構造のCu配線を高い制御性、高い均
一性およぴ高い再現性のもとで形成できる。これによ
り、Cu配線上にSi窒化膜よりも比誘電率は低いが成
膜時にCuを酸化させてしまう可能性のあるSi酸化膜
などの絶縁膜を形成した場合でもCuは酸化されず、C
u配線の長期信頼性が改善される。さらに、Cu配線の
多層化のために複数回の熱処理が加わった場合でも配線
や絶縁膜の特性劣化が生じないため、高い性能と高い長
期信頼性を有する半導体装置を高い歩留で製造できる。
【図1】本発明の第1の実施の形態の工程を示す縦断面
図である。
図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態の工程を示す縦断面
図である。
図である。
【図3】従来の第1の技術の工程を示す縦断面図であ
る。
る。
【図4】従来の第2の技術の工程を示す縦断面図であ
る。
る。
【図5】従来の第3の技術の工程を示す縦断面図であ
る。
る。
【図6】従来の第4の技術の工程を示す縦断面図であ
る。
る。
【図7】従来の第5の技術の工程を示す縦断面図であ
る。
る。
101 Si基板 104a Si酸化膜 106a,106b Ti膜 107a Cu膜 108a 不純物含有Si酸化膜 110a Si酸化膜
Claims (10)
- 【請求項1】 半導体基板上に第1絶縁膜を形成する工
程と、前記第1絶縁膜上に単層あるいは複数層の導電膜
より構成される金属配線を形成する工程と、前記第1絶
縁膜および前記金属配線上に前記金属配線の酸化温度よ
りも低い温度で第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2
絶縁膜に前記金属配線の金属拡散防止能力のある不純物
を導入する工程と、前記第2絶縁膜上に第3絶縁膜を形
成する工程を有する事を特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項2】 半導体基板上に第1絶縁膜を形成する工
程と、前記第1絶縁膜上に配線形成溝を開口する工程
と、前記配線形成溝中に単層あるいは複数層の導電膜よ
り構成される金属配線を形成する工程と、前記第1絶縁
膜および前記金属配線上に前記金属配線の酸化温度より
も低い温度で第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶
縁膜に前記金属配線の金属拡散防止能力のある不純物を
導入する工程と、前記第2絶縁膜上に第3絶縁膜を形成
する工程を有する事を特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項3】 前記金属配線の主導電層が銅あるいは鋼
を主成分とする合金より構成される請求項1または請求
項2の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 第2絶縁膜がシリコン酸化膜あるいはフ
ッ素含有シリコン酸化膜より構成される請求項1ないし
3のいずれかの半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 第2絶縁膜の堆積を銅の酸化温度よりも
低い温度で行うことを特徴とする請求項4の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項6】 第2絶縁膜の堆積を高密度プラズマを用
いた化学的気相成長により行う請求項5の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項7】 第2絶縁膜の堆積をテトラエトキシシラ
ンあるいはトリ工トキシフルオロシランをソースとした
プラズマ化学的気相成長により行う請求項6の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項8】 第2絶縁膜へ導入する不純物が、燐
(P)、硼素(B)、砒素(As)、鉛(Pb)あるい
は窒素(N)のうちの1つあるいは複数の元素より構成
される請求項4ないし7のいずれかの半導体装置の製造
方法。 - 【請求項9】 第2絶縁膜への不純物導入がプラズマド
ープ法により行われる請求項8の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項10】 第3絶縁膜がシリコン酸化膜、フッ素
含有シリコン酸化膜、有機化合物あるいは炭素より構成
される請求項3ないし9のいずれかの半導体装置の製造
方法。
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JP2003017437A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Ulvac Japan Ltd | 銅材料充填プラグ及び銅材料充填プラグの製造方法 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6504234B2 (en) | 2000-02-04 | 2003-01-07 | Nec Corporation | Semiconductor device with interlayer film comprising a diffusion prevention layer to keep metal impurities from invading the underlying semiconductor substrate |
US6911405B2 (en) | 2000-11-30 | 2005-06-28 | Canon Sales Co., Inc. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2003017437A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Ulvac Japan Ltd | 銅材料充填プラグ及び銅材料充填プラグの製造方法 |
JP2013004961A (ja) * | 2011-06-10 | 2013-01-07 | Jiaotong Univ | 半導体素子 |
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