半導体装置の製造方法
【課題】低抵抗の導電部を備える、信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、バリア層３７を介して、ＣｎＭｎを含有する第１導電層３８、及びＣｕを主成分とする第２導電層３９を形成し、清浄化後、低温酸化を行い、第１，第２導電層３８，３９表面にＣｕ酸化物層４０を形成する。その後、キャップ層の形成を行い、その状態で高温条件の熱処理を行うことで、第１，第２導電層３８，３９内のＭｎをＣｕ酸化物層４０に拡散させ、キャップ層との界面に、Ｃｕ酸化物層４０にＭｎが含有された化合物層を形成する。これにより、第１，第２導電層３８，３９内のＭｎを減少させることが可能になり、さらに、キャップ層の密着性を向上させることが可能になる。
【解決手段】ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、バリア層３７を介して、ＣｎＭｎを含有する第１導電層３８、及びＣｕを主成分とする第２導電層３９を形成し、清浄化後、低温酸化を行い、第１，第２導電層３８，３９表面にＣｕ酸化物層４０を形成する。その後、キャップ層の形成を行い、その状態で高温条件の熱処理を行うことで、第１，第２導電層３８，３９内のＭｎをＣｕ酸化物層４０に拡散させ、キャップ層との界面に、Ｃｕ酸化物層４０にＭｎが含有された化合物層を形成する。これにより、第１，第２導電層３８，３９内のＭｎを減少させることが可能になり、さらに、キャップ層の密着性を向上させることが可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、配線層を備える半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の配線やビアの形成には、絶縁層に形成した配線溝やビアホールといった凹部内に、タンタル（Ｔａ）やチタン（Ｔｉ）等の高融点金属を用いたバリア層を介して、銅（Ｃｕ）等で導電部を形成する手法が広く用いられている。
【０００３】
近年では、絶縁層の凹部内に、マンガン（Ｍｎ）等を含有する導電部を形成し、その上面や絶縁層との界面、或いは導電部上に形成されるキャップ層との界面にＭｎ等を拡散させて、Ｍｎ酸化物等のバリア層を自己整合的に形成する技術等も知られている（例えば、特許文献１〜３及び非特許文献１参照。）。また、凹部内に、高融点金属のバリア層を介して、Ｍｎ等を含有する導電部を形成し、導電部からそのＭｎ等をバリア層に拡散させて、Ｍｎ酸化物等を含む複合バリア層を自己修復的に形成する技術等も知られている（例えば、非特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２７７３９０号公報
【特許文献２】特開２００７−２２０７３８号公報
【特許文献３】特開２００８−１４７４６７号公報
【非特許文献１】Koike et al., "Self-forming diffusion barrier layer in Cu-Mn alloy metallization", Appl. Phys. Lett., vol.87, 041911, 2005
【非特許文献２】Haneda et al., "Self-Restored Barrier using Cu-Mn alloy", Proc. of ADMETA, vol.124, pp.28-29, 2007
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
導電部に含有させたＭｎ等を用いてバリア層を形成する場合には、バリア層の形成に消費されなかった余剰のＭｎ等が導電部内に残ると、導電部の抵抗が高くなってしまう。また、導電部とキャップ層との界面にＭｎ酸化物等のバリア層が形成されない場合には、キャップ層との密着が弱く、導電部材料のエレクトロマイグレーションが発生する可能性が高まる等、半導体装置の信頼性を低下させるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によれば、第１絶縁層に凹部を形成する工程と、形成された前記凹部内に、第１元素を主成分とし第２元素を含有する導電部を形成する工程と、形成された前記導電部の表面を清浄化する工程と、清浄化された前記導電部の表面に、前記第１元素を含有する酸化物層を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
開示の半導体装置の製造方法によれば、配線層内に低抵抗の導電部を備える、信頼性の高い半導体装置を形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して詳細に説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
はじめに、配線及びビアを備えた半導体装置の一例について説明する。
【０００８】
図１は半導体装置の一例の部分断面模式図である。
図１に例示する半導体装置１は、半導体基板２にＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法等により形成された素子分離絶縁膜３で画定された素子領域に、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ４が形成された構造を有している。
【０００９】
ＭＯＳトランジスタ４は、ゲート絶縁膜４ａを介して形成されたゲート電極４ｂ、ゲート電極４ｂの側壁に形成された側壁絶縁膜４ｃ、ゲート電極４ｂの両側の半導体基板２内に形成されたソース・ドレイン領域４ｄ，４ｅを備えている。
【００１０】
このようなＭＯＳトランジスタ４が形成された半導体基板２上には、絶縁層５が形成されており、絶縁層５には、ＭＯＳトランジスタ４のソース・ドレイン領域４ｄ，４ｅに達する導電プラグ６，７が形成されている。絶縁層５上には、キャップ層８及び絶縁層９が順に形成されており、キャップ層８及び絶縁層９には、導電プラグ６，７にそれぞれ電気的に接続された下層配線１０及びバリア層１１と、下層配線１２及びバリア層１３とが形成されている。
【００１１】
さらに、絶縁層９上には、ここでは、キャップ層１４及び絶縁層１５，１６が形成されており、それらには、下層配線１２に電気的に接続された、ビア１７ａ及び上層配線１７ｂとして機能する導電部１７、及びバリア層１８が形成されている。また、導電部１７の表面には、導電部１７の形成に用いた材料に含有される所定元素を含んだ化合物層１９が形成されている。化合物層１９及び絶縁層１６の上には、キャップ層２０が形成されている。
【００１２】
このような多層配線のさらに上層には、半導体装置１の種類に応じ、同様の構成の配線層が必要な層数だけ形成され、最上層には、外部接続用の電極パッド等が形成されるようになる。
【００１３】
なお、ここでは、下層配線１０，１２が、シングルダマシン法を用いて形成され、それに電気的に接続されたビア１７ａ及び上層配線１７ｂが、デュアルダマシン法を用いて形成されている場合を例示している。
【００１４】
続いて、上記のような半導体装置に適用可能なビア及び配線の形成方法について説明する。ここでは、一例として、デュアルダマシン法を用いたビア及び配線の形成方法について、図２〜図８を参照して説明する。
【００１５】
図２は第１の実施の形態に係るバリア層及び第１導電層形成工程の要部断面模式図である。
まず、バリア層３０及び下層配線３１が形成された絶縁層３２上に、キャップ層３３及び絶縁層３４，３５を形成した後、デュアルダマシン法を用い、下層配線３１に達するビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂを形成する。なお、下層配線３１は、半導体基板に形成されたＭＯＳトランジスタ等の素子に、電気的に接続される。
【００１６】
キャップ層３３及び絶縁層３５には、例えば、炭化シリコン（シリコンカーバイド，ＳｉＣ）や酸化炭化シリコン（ＳｉＯＣ）等の材料を用いることができる。また、絶縁層３２，３４には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）や、有機系又は無機系の低誘電率材料（Ｌｏｗ−ｋ材料）等を用いることができる。なお、絶縁層３２，３４は、そのようなＬｏｗ−ｋ材料を用いたポーラス構造のものであってもよい。
【００１７】
ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂの形成後は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用い、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂの内面及び絶縁層３５上に、バリア層３７を形成する。バリア層３７は、例えば、高融点金属であるＴａ、Ｔｉ、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）のうちの少なくとも１種を含む材料（単体金属、合金、窒化物等）を用い、膜厚３ｎｍ〜１０ｎｍで形成する。
【００１８】
バリア層３７としてＴａ層を形成する場合には、例えば、スパッタリング法を用い、放電用ガスをアルゴン又は窒素とし、ターゲット投入電力を１６０ｍＷ／ｍｍ2〜６４０ｍＷ／ｍｍ2として、その形成を行う。また、バリア層３７としてＣｏ層を形成する場合には、例えば、ＣＶＤ法により、原料ガスにジコバルトヘキサカルボニルターシャリブチルアセチレン（Ｃｏ2(ＣＯ)6Ｃ(ＣＨ3)3ＣＣＨ）及び水素を用い、１２０℃〜２００℃の温度で、その形成を行う。
【００１９】
バリア層３７の形成後は、その上に、第１導電層３８として、所定量のＣｕ及びＭｎを含有するＣｕＭｎ層を形成する。このようなＣｕＭｎの第１導電層３８は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法を用い、膜厚４ｎｍ〜６０ｎｍで形成する。
【００２０】
ＣｕＭｎの第１導電層３８をスパッタリング法により形成する場合には、例えば、Ｍｎが０．５ａｔｏｍ％〜１０ａｔｏｍ％含有されたＣｕターゲットを用いる。そして、放電用ガスにアルゴンを用い、ターゲット投入電力を１５ｍＷ／ｍｍ2〜９５０ｍＷ／ｍｍ2、雰囲気圧力を１０-5Ｐａ〜１０Ｐａとして、ＣｕＭｎ層の形成を行う。なお、このＣｕＭｎ層の形成時には、基板に５ｍＷ／ｍｍ2〜１５ｍＷ／ｍｍ2のバイアスを印加するようにしてもよい。
【００２１】
このようにしてバリア層３７及び第１導電層３８を形成した後は、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂを配線材料で埋める工程へと進む。
図３は第１の実施の形態に係る第２導電層形成工程の要部断面模式図である。
【００２２】
バリア層３７及び第１導電層３８の形成後は、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂに、第２導電層３９として、Ｃｕ層を形成する。なお、ここで形成するＣｕ層は、純銅であっても、或いは、Ｃｕを主成分とし１種又は複数種のＣｕ以外の元素（金属、非金属）を一定量含有しているものであってもよい。
【００２３】
このようなＣｕの第２導電層３９は、例えば、硫酸銅溶液を用いた電解めっき法を用い、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂを十分に埋めることができる膜厚、例えば、膜厚５００ｎｍで形成する。なお、電解めっき時には、先に形成した第１導電層３８を電極として用いることができる。このほか、図示は省略するが、第１導電層３８上に、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いてＣｕシード層を形成し、そのＣｕシード層を電極に用いて電解めっきを行うようにすることもできる。
【００２４】
ＣｕＭｎの第１導電層３８の上に、Ｃｕの第２導電層３９を形成した後は、熱処理を行い、形成した第２導電層３９の結晶安定化を行う。この熱処理は、例えば、窒素と水素の混合ガス雰囲気で行う。このように非酸化性雰囲気で熱処理を行うと、第１，第２導電層３８，３９の酸化を抑えて結晶安定化を行うことができる。また、このように非酸化性雰囲気で熱処理を行うことで、この熱処理時点で第１，第２導電層３８，３９表面にＭｎ酸化物が形成されるのを抑えることができる。
【００２５】
熱処理温度は、第２導電層３９の結晶安定化が可能な温度以上で、且つ、２００℃未満とすることが望ましい。さらに、歩留まりの観点からは、この結晶安定化のための熱処理温度を、８０℃〜１５０℃、好ましくは８０℃〜１２０℃の低温条件とすることが望ましい。
【００２６】
上記のようにして第２導電層３９の結晶安定化を行った後、余剰の第１，第２導電層３８，３９及びバリア層３７を除去する工程へと進む。
図４は第１の実施の形態に係る余剰導電層等除去工程の要部断面模式図である。
【００２７】
第２導電層３９の結晶安定化後は、絶縁層３５の上面に形成されている余剰の第１，第２導電層３８，３９及びバリア層３７を、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により、絶縁層３５が表出するように除去する。その結果、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、バリア層３７を介して第１導電層３８が形成され、それらバリア層３７及び第１導電層３８を介して第２導電層３９が形成された構造が得られる。これにより、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、バリア層３７を介して、導電部（第１，第２導電層３８，３９）が形成される。
【００２８】
図５は第１の実施の形態に係る清浄化工程の要部断面模式図である。
ＣＭＰによる余剰の第１，第２導電層３８，３９及びバリア層３７の除去後は、そのＣＭＰ後の基板表面の清浄化を行い、表面に付着している研磨残渣や薬液成分、或いは表面に形成されている自然酸化膜等を除去する。この清浄化は、例えば、ＣＶＤ装置を使用し、還元性ガスを用いたプラズマ処理、或いはアルゴンプラズマを用いたエッチング処理によって行う。
【００２９】
還元性ガスを用いたプラズマ処理の場合、還元性ガスには、酸素を含まない還元性のガスを用いることが好ましい。このような還元性ガスとしては、例えば、水素やアンモニア等を挙げることができ、そのようなガスが、必要に応じて窒素等の不活性ガスと一定割合で混合され、プラズマ処理に用いられる。
【００３０】
例えば、ＣＶＤ装置の処理室（チャンバ）内にＣＭＰ後の基板をセットし、そのチャンバ内を水素雰囲気とし、処理温度２００℃〜３００℃、圧力２５０Ｐａ、処理時間３０秒〜１８０秒の条件でプラズマ処理を行う。また、別例として、ＣＶＤ装置のチャンバ内にＣＭＰ後の基板をセットし、そのチャンバ内を水素（３ｖｏｌ％）と窒素の混合ガス雰囲気とし、処理温度１５０℃〜３００℃、常圧、処理時間３０秒〜１８０秒の条件でプラズマ処理を行う。
【００３１】
一方、アルゴンプラズマを用いたエッチング処理の場合には、例えば、ＣＶＤ装置のチャンバ内にＣＭＰ後の基板をセットし、その基板に対し、常温でアルゴンプラズマによるエッチング処理を行う。
【００３２】
なお、清浄化は、非酸化性雰囲気で行うため、導電部である第１，第２導電層３８，３９の酸化が抑えられるほか、この清浄化時点での第１，第２導電層３８，３９表面のＭｎ酸化物形成が抑えられる。
【００３３】
このようにして清浄化を行った後は、第１，第２導電層３８，３９の表面にＣｕ酸化物層を形成する。
図６は第１の実施の形態に係るＣｕ酸化物層形成工程の要部断面模式図である。
【００３４】
清浄化後は、その清浄化後の基板に対し、酸化性ガス雰囲気での熱処理を行い、導電部である第１，第２導電層３８，３９の表面に、Ｃｕ酸化物層４０を形成する。
このＣｕ酸化物層４０の形成は、例えば、先の清浄化の処理に連続して行う。即ち、清浄化を行ったチャンバから基板を搬出せず、大気に暴露させることなく、所定圧力で酸化性ガスを導入し、熱処理を行うことで、Ｃｕ酸化物層４０を形成する。
【００３５】
酸化性ガスとしては、例えば、酸素、一酸化窒素、一酸化二窒素、二酸化窒素、一酸化炭素等、酸素原子を含むガスを広く用いることができる。このような酸化性ガスを、必要に応じ、窒素やアルゴン等の不活性ガスと混合し、熱処理に用いる。熱処理は、２００℃未満の温度、好ましくは８０℃〜１５０℃の温度で行い、圧力は、用いる酸化性ガスの種類や熱処理温度等に基づき、減圧から常圧の範囲の適当な値に設定する。
【００３６】
ここで、上記のようにＣｕＭｎの第１導電層３８を形成している場合に行う熱処理に関して説明する。
例えば、酸化シリコン等の酸化膜上に直に、ＣｕＭｎの導電膜を形成し、非酸化性雰囲気で熱処理を行うと、熱処理温度が２００℃未満の場合には、導電膜は、その比抵抗が高く、下地酸化膜との密着が弱い。一方、熱処理温度を２００℃以上とした場合には、導電膜は、その比抵抗が低くなり、下地酸化膜と密着も強くなる。即ち、熱処理温度が２００℃以上になると、導電膜中のＭｎが下地酸化膜の酸素と反応し、導電膜と下地酸化膜との界面にＭｎ酸化物層が形成されて、それらの密着が強まり、また、Ｍｎが消費された導電膜は、その比抵抗が低下するようになる。
【００３７】
このことから同様に、たとえ酸素存在下で行う熱処理であっても、温度２００℃未満では、導電部である第１，第２導電層３８，３９の表面にＭｎ酸化物は形成され難いと言うことができる。従って、上記のように、酸化性ガス雰囲気中、２００℃未満の温度で熱処理を行った場合には、Ｍｎ酸化物層の形成が抑えられ、導電部表面にＣｕ酸化物層４０が形成されるようになる。このような点から、Ｃｕ酸化物層４０の形成温度は、２００℃未満、好ましくは８０℃〜１５０℃の範囲とする。なお、Ｃｕ酸化物層４０の形成時の熱処理温度が８０℃未満になると、所望の膜厚のＣｕ酸化物層４０を、所望の時間で形成することが難しくなる。
【００３８】
Ｃｕ酸化物層４０の膜厚は、第１導電層３８に含有されるＭｎ量に基づいて設定する。例えば、Ｃｕ酸化物層４０の膜厚を、第１導電層３８に含有させたＭｎの全量が反応できるだけの量以上の酸素が含有されるような膜厚、即ち、第１導電層３８のＭｎ含有量相当又はそれ以上の酸素量を有する膜厚に設定する。
【００３９】
但し、その膜厚は、以後に行われる熱処理において、第１導電層３８内のＭｎ、及び第１導電層３８から第２導電層３９内に拡散したＭｎが、Ｃｕ酸化物層４０の表面（キャップ層形成面）まで拡散可能な膜厚を上限とすることが望ましい。これらの点を考慮し、Ｃｕ酸化物層４０の膜厚は、例えば、０．５ｎｍ〜５ｎｍ程度、好ましくは０．５ｎｍ〜３ｎｍ程度とする。
【００４０】
なお、ＭｎのＣｕ酸化物層４０への拡散、及びＭｎとＣｕ酸化物層４０との反応の詳細については後述する。
Ｃｕ酸化物層４０を形成した後は、キャップ層の形成を行う。
【００４１】
図７は第１の実施の形態に係るキャップ層形成工程の要部断面模式図、図８は第１の実施の形態に係る第２キャップ層形成工程の要部断面模式図である。
Ｃｕ酸化物層４０の形成後は、まず、図７に例示するように、キャップ層４１を形成する。キャップ層４１には、例えば、シリコンカーバイド，酸化炭化シリコン，酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ），炭化窒化シリコン（ＳｉＣＮ），窒化シリコン（ＳｉＮ）等の材料を用いることができる。なお、ここで形成するキャップ層４１には、一定量の酸素が含有されていても、或いは含有されていなくても、いずれであっても構わない。
【００４２】
キャップ層４１の形成は、例えば、先のＣｕ酸化物層４０の形成に連続して行う。即ち、Ｃｕ酸化物層４０の形成を行ったチャンバからその基板を搬出せずに、所定原料ガスを導入し、成膜処理を行うことで、キャップ層４１を形成する。
【００４３】
キャップ層４１の形成は、Ｃｕ酸化物層４０を昇華させず、且つ、この時点でＭｎをＣｕ酸化物層４０内の酸素と反応させない温度、例えば、２００℃未満の低温条件で行う。形成するキャップ層４１の膜厚は、例えば、５ｎｍ〜５０ｎｍとする。このようにしてキャップ層４１を形成し、Ｃｕ酸化物層４０の表面全体をキャップ層４１で覆う。
【００４４】
また、Ｃｕ酸化物層４０をキャップ層４１で覆った後に、図８に例示するように、キャップ層４１上にさらにキャップ層（第２キャップ層）４２を形成してもよい。第２キャップ層４２は、キャップ層４１と同じ材質であっても、また、異なる材質であってもよい。
【００４５】
第２キャップ層４２を形成する場合は、例えば、キャップ層４１の形成に連続して行う。即ち、キャップ層４１の形成を行ったチャンバからその基板を搬出せずに、所定原料ガスを導入し、成膜処理を行うことで、第２キャップ層４２を形成する。
【００４６】
第２キャップ層４２の形成は、キャップ層４１に比べてより高温の条件で行うこともできる。例えば、２００℃〜４５０℃の温度で行う。第２キャップ層４２の形成を、そのような高温条件で行ったとしても、Ｃｕ酸化物層４０は、既にキャップ層４１で覆われているため、昇華により消失してしまうことはない。また、キャップ層４１よりも高温条件で形成することにより、第２キャップ層４２をより緻密な膜質で形成することができ、導電部である第１，第２導電層３８，３９のＣｕの拡散防止に効果的となる。
【００４７】
この第２キャップ層４２の形成時のように、キャップ層４１の形成後、２００℃以上の高温条件で処理を行うと、第１導電層３８のＭｎ、及び第１導電層３８から第２導電層３９に拡散したＭｎが、Ｃｕ酸化物層４０へ拡散し、Ｃｕ酸化物層４０の酸素と反応する。それにより、図８に例示したように、キャップ層４１と導電部である第１，第２導電層３８，３９との界面には、Ｃｕ酸化物層４０にＭｎが含有された、化合物層４０ａが形成される。Ｍｎは、Ｃｕ酸化物層４０の酸素と反応することで、化合物層４０ａの内部にＭｎ酸化物構造を形成する。さらに、Ｃｕ酸化物層４０を、Ｍｎがその表面まで拡散可能な膜厚としておくことで、化合物層４０ａの表面にもＭｎ酸化物構造が形成されるようになる。
【００４８】
また、このような化合物層４０ａの形成と共に、絶縁層３４からバリア層３７に酸素が拡散すると、第１導電層３８のＭｎは、その酸素とも反応する。その場合は、図８に例示したように、絶縁層３４等と第１導電層３８との間に、バリア層３７にＭｎが含有された、複合バリア層３７ａが形成される。図８には、このような複合バリア層３７ａが形成されている場合を図示している。
【００４９】
このようにして形成される、Ｍｎを含有する化合物層４０ａ及び複合バリア層３７ａは、導電部である第１，第２導電層３８，３９のＣｕの拡散防止膜として機能する。そして、このような化合物層４０ａ及び複合バリア層３７ａが形成されることにより、導電部内のＭｎが低減され、導電部の低抵抗化（配線抵抗及びコンタクト抵抗の低減）が図られる。さらに、このような化合物層４０ａを形成し、キャップ層４１との界面にＭｎ酸化物構造を形成すると、キャップ層４１と化合物層４０ａとの密着が強まり、その界面からのＣｕ拡散が効果的に抑えられるようになる。従って、このような導電部を備えた配線層の機械的、電気的な信頼性を向上させることが可能になる。
【００５０】
以上説明したように、この第１の実施の形態では、まず、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、バリア層３７及び第１導電層３８を介して第２導電層３９を形成し、第１，第２導電層３８，３９の表面に、低温酸化でＣｕ酸化物層４０を形成する。そして、そのＣｕ酸化物層４０を、低温条件で形成するキャップ層４１で覆った後、高温条件で処理することで、第１，第２導電層３８，３９内のＭｎを、Ｃｕ酸化物層４０内の酸素と反応させ、バリア層３７内に酸素が存在する場合にはその酸素と反応させる。その結果、第１，第２導電層３８，３９とキャップ層４１との界面に、Ｍｎを含有する化合物層４０ａが形成され、第１導電層３８と絶縁層３４等との界面に複合バリア層３７ａが形成されるようになる。
【００５１】
ところで、ビアホール内及び配線溝内に形成した導電部内のＭｎの減少、及びその上に形成するキャップ層の密着性向上のためには、次のような手法も考えられる。即ち、ビアホール内及び配線溝内に形成した、Ｍｎを含有する導電部上に、上記のようなＣｕ酸化物層４０を形成せず、その代わり、酸素を含有するキャップ層を形成し、その酸素と導電部内のＭｎとを反応させて、それらの界面にＭｎ酸化物層を形成する手法である。
【００５２】
これに対し、上記第１の実施の形態の手法では、Ｍｎを含有する導電部（第１，第２導電層３８，３９）上に予めＣｕ酸化物層４０を形成し、その酸素と導電部内のＭｎとを反応させるため、必ずしもキャップ層４１に酸素が含有されていることを要しない。従って、キャップ層４１には、酸素を含有する、或いは酸素を含有しない、種々の絶縁材料を用いることができる。また、導電部上に選択的に、Ｚｒ，Ｃｏ等を含む金属材料等を用いて金属キャップ層を形成することも可能である。金属キャップ層は、無電解めっき法等により形成することができる。
【００５３】
なお、以上の説明では、図８に例示したように、高温条件の第２キャップ層４２の形成時に、Ｍｎを含有する化合物層４０ａを形成することで、導電部内のＭｎ量を減少させている。但し、必ずしもこの時点で導電部が所望の低い抵抗値を示していることを要しない。例えば、形成条件によっては、キャップ層４１、或いはキャップ層４１と第２キャップ層４２の形成直後に、化合物層４０ａ等の形成に消費されず、導電部内にそれを高抵抗とするような量のＭｎが残っている場合もある。しかし、その場合も、化合物層４０ａの前駆体であるＣｕ酸化物層４０に十分な酸素量を確保しておくことで、キャップ層４１の形成直後、或いは第２キャップ層４２の形成直後の導電部内に残るＭｎを、加熱を伴う後の工程でさらに化合物層４０ａ内に取り込むことができる。加熱を伴う後の工程は、より上層の層間絶縁膜形成工程やキャップ層形成工程等のほか、化合物層４０ａの形成を目的として別途設けた熱処理工程等であってもよい。
【００５４】
一方、別法として、ビアホール内及び配線溝内に形成した、Ｍｎを含有する導電部上に、上記のようなＣｕ酸化物層４０を形成せず、高温酸化によりＭｎ酸化物層を形成する手法も考えられる。これにより、導電部内のＭｎの減少、及びその上に形成するキャップ層の密着性向上を図る。但し、この手法の場合、酸化条件によっては、最終的に得られる導電部内にもそれを高抵抗とするような量のＭｎが残ってしまう場合がある。
【００５５】
これに対し、上記第１の実施の形態の手法では、Ｍｎを含有する導電部とキャップ層４１との界面に、十分な酸素を含有するＣｕ酸化物層４０を形成しておき、このＣｕ酸化物層４０にＭｎを取り込み、化合物層４０ａを形成する。それにより、形成する半導体装置の完成までの間、その導電部内のＭｎの減少を図ることができると共に、化合物層４０ａの存在によりキャップ層４１の密着性向上を図ることができる。
【００５６】
また、以上の説明では、ＣＭＰ後の清浄化、Ｃｕ酸化物層４０の形成、及びキャップ層４１、第２キャップ層４２の形成の各処理を、同一チャンバを使用し、連続して行う場合について例示した。このようにすると、それらの各処理を清浄な環境で、効率的に実施することができる。特に、Ｃｕ酸化物層４０の膜厚を、自然酸化膜の影響を抑えて、導電部内のＭｎ量に基づき、高精度に制御することが可能になる。なお、それらの各処理は、別々のチャンバを使用して行うこともできる。その場合は、各処理について、その直前の処理条件（雰囲気、圧力等）の制約を受けることなく、それぞれに最適な条件を設定し、各処理を実施することができる。
【００５７】
また、以上の説明では、第２キャップ層４２の形成時に複合バリア層３７ａが形成される場合を例示したが、複合バリア層３７ａは、第２キャップ層４２の形成後に行われる加熱を伴う工程で形成されても構わない。このほか、複合バリア層３７ａは、第２キャップ層４２の形成前に、既にその全部又は一部が形成される場合もある。即ち、結晶安定化や清浄化のための熱処理（図３，図５）等では、その処理温度によっては、絶縁層３４からバリア層３７に酸素が拡散し、その酸素と第１導電層３８に含有されていたＭｎとが反応して、バリア層３７にＭｎが含有された、複合バリア層が形成される場合もある。この場合、その複合バリア層形成に消費されなかったＭｎが、第２キャップ層４２の形成時又はその後の工程において、最終的な複合バリア層３７ａ及び化合物層４０ａの形成に消費されるようになる。
【００５８】
なお、ここでは、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂの内壁に複合バリア層３７ａが形成される場合を例示した。但し、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂに、Ｔａ等の材料を用いたバリア層３７の未形成領域が部分的に存在し、その上にＣｕＭｎの第１導電層３８が形成されて熱処理が行われたような場合には、その未形成領域にＭｎ酸化物層が形成される場合もある。
【００５９】
次に、第２の実施の形態について説明する。
ここでは、上記第１の実施の形態と同様、デュアルダマシン法を用いたビア及び配線の形成方法について、図９〜図１５を参照して説明する。
【００６０】
図９は第２の実施の形態に係る第１導電層形成工程の要部断面模式図である。
まず、上記第１の実施の形態と同様、キャップ層３３及び絶縁層３４，３５に、デュアルダマシン法を用い、絶縁層３２に形成された下層配線３１に達するビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂを形成する。そして、この第２の実施の形態では、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂの内面及び絶縁層３５上に、スパッタリング法等を用い、所定量のＣｕ及びＭｎを含有するＣｕＭｎの第１導電層３８を形成する。ここでは、上記第１の実施の形態で述べたような、Ｔａ等の材料を用いたバリア層３７は形成しない。
【００６１】
図１０は第２の実施の形態に係る第２導電層形成工程の要部断面模式図である。
ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂへの第１導電層３８の形成後は、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂを十分に埋める、Ｃｕの第２導電層３９を形成する。第２導電層３９は、硫酸銅溶液を用いた電解めっき法等を用いて形成することができ、その場合、先に形成した第１導電層３８を電極として用いることができるほか、第１導電層３８上にＣｕシード層を形成し（図示せず）、それを電極として用いることもできる。
【００６２】
第２導電層３９の形成後は、熱処理を行い、その結晶安定化を行う。この結晶安定化のための熱処理は、例えば、窒素と水素の混合ガス雰囲気等の還元性雰囲気で、２００℃未満の温度条件で行う。
【００６３】
前述のように、酸化膜上に直に、ＣｕＭｎの導電膜を形成し、非酸化性雰囲気で熱処理を行うと、熱処理温度が２００℃以上で、導電膜と下地酸化膜との界面にＭｎ酸化物層が形成される。
【００６４】
従って、第２導電層３８の結晶安定化のための熱処理を、還元性雰囲気、２００℃未満の条件で行った場合には、絶縁層３４等と第１導電層３８との界面におけるＭｎ酸化物層の形成は抑えられる。また、還元性雰囲気で熱処理を行うため、第１，第２導電層３８，３９の酸化が抑えられるほか、この熱処理時点での第１，第２導電層３８，３９表面のＭｎ酸化物形成が抑えられる。
【００６５】
図１１は第２の実施の形態に係る余剰導電層除去工程の要部断面模式図である。
第２導電層３９の結晶安定化後は、ＣＭＰにより、絶縁層３５の上面に形成されている余剰の第１，第２導電層３８，３９を、絶縁層３５が表出するように除去する。その結果、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、第１導電層３８を介して第２導電層３９が形成された構造が得られる。これにより、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、導電部（第１，第２導電層３８，３９）が形成される。
【００６６】
図１２は第２の実施の形態に係る清浄化工程の要部断面模式図である。
ＣＭＰ後は、その基板表面の清浄化を行う。この清浄化は、例えば、還元性ガスを用いたプラズマ処理、或いはアルゴンプラズマを用いたエッチング処理によって行う。清浄化を非酸化性雰囲気で行うことにより、導電部である第１，第２導電層３８，３９の酸化が抑えられるほか、この清浄化時点での第１，第２導電層３８，３９表面のＭｎ酸化物形成が抑えられる。なお、この清浄化の際の処理温度によっては、第１導電層３８と絶縁層３４等との界面にＭｎ酸化物層が形成される場合もある。
【００６７】
図１３は第２の実施の形態に係るＣｕ酸化物層形成工程の要部断面模式図である。
清浄化後は、その清浄化後の基板に対し、酸化性ガス雰囲気での熱処理を行い、導電部である第１，第２導電層３８，３９の表面にＣｕ酸化物層４０を形成する。ここでは、Ｃｕ酸化物層４０の形成温度を、２００℃未満とすることにより、第１導電層３８と絶縁層３４等との界面、及び第１，第２導電層３８，３９表面のＭｎ酸化物形成を抑えて、Ｃｕ酸化物層４０を形成することができる。
【００６８】
図１４は第２の実施の形態に係るキャップ層形成工程の要部断面模式図、図１５は第２の実施の形態に係る第２キャップ層形成工程の要部断面模式図である。
Ｃｕ酸化物層４０の形成後は、図１４に例示するように、キャップ層４１を形成する。このキャップ層４１を、２００℃未満の低温条件で形成することにより、Ｃｕ酸化物層４０の昇華が抑えられる。そして、このようにＣｕ酸化物層４０をキャップ層４１で覆う。その後、図１５に例示するように、キャップ層４１上に、第２キャップ層４２を形成してもよい。第２キャップ層４２を形成する場合は、より高温条件で成膜を行ってもよい。例えば、第２キャップ層４２を２００℃〜４５０℃で形成する。
【００６９】
この第２キャップ層４２の形成時のように、キャップ層４１の形成後、２００℃以上の高温条件で処理を行うと、第１導電層３８のＭｎ、及び第１導電層３８から第２導電層３９に拡散したＭｎが、Ｃｕ酸化物層４０の酸素と反応する。それにより、図１５に例示したように、キャップ層４１と第１，第２導電層３８，３９との界面には、Ｃｕ酸化物層４０にＭｎが含有された、化合物層４０ａが形成される。さらに、このような化合物層４０ａの形成と共に、第１導電層３８と絶縁層３４等との界面には、図１５に例示したように、Ｍｎ酸化物のバリア層４３が自己整合的に形成される。
【００７０】
このように、Ｍｎを含有する化合物層４０ａ及びバリア層４３を形成することにより、導電部である第１，第２導電層３８，３９のＣｕの拡散を効果的に抑えることができる。さらに、第１，第２導電層３８，３９の低抵抗化と、キャップ層４１の密着性向上とを、共に効果的に実現することができる。
【００７１】
なお、この第２の実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様、化合物層４０ａは、第２キャップ層４２の形成時に限らず、加熱を伴う別の工程の実施時に形成することもできる。また、ＣＭＰ後の清浄化、Ｃｕ酸化物層４０の形成、及びキャップ層４１、第２キャップ層４２の形成の各処理は、同一チャンバを使用して連続して行うことができるほか、それらの各処理を、別々のチャンバを使用して行うこともできる。また、Ｍｎ酸化物のバリア層４３は、化合物層４０ａと共に形成される場合のほか、結晶安定化や清浄化等のより前の工程において、既にその全部又は一部が形成される場合もある。
【００７２】
次に、第３の実施の形態について説明する。
ここでは、上記第１の実施の形態と同様、デュアルダマシン法を用いたビア及び配線の形成方法について説明する。なお、この第３の実施の形態において、上記第２の実施の形態で述べた、第１導電層３８の形成工程（図９）までは同じである。それ以後の工程について、図１６〜図２１を参照して説明する。
【００７３】
図１６は第３の実施の形態に係るバリア層形成工程の要部断面模式図である。
図９に例示したように、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂの内面及び絶縁層３５上に、ＣｕＭｎの第１導電層３８を形成した後、この第３の実施の形態では、２００℃以上、好ましくは２５０℃の温度条件で熱処理を行う。これにより、形成した第１導電層３８と絶縁層３４等との界面に、Ｍｎ酸化物のバリア層４３が形成される。
【００７４】
以降は、上記第２の実施の形態と同様の流れで行うことができる。
図１７は第３の実施の形態に係る第２導電層形成工程の要部断面模式図である。
Ｍｎ酸化物のバリア層４３の形成後は、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂに、電解めっき法等を用い、Ｃｕの第２導電層３９を形成する。第２導電層３９の形成後は、還元性雰囲気、２００℃未満の温度条件で熱処理を行い、その結晶安定化を行う。
【００７５】
図１８は第３の実施の形態に係る余剰導電層等除去工程の要部断面模式図である。
第２導電層３９の結晶安定化後は、ＣＭＰにより、余剰の第１，第２導電層３８，３９及びバリア層４３を、絶縁層３５が表出するように除去する。その結果、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、バリア層４３を介して第１，第２導電層３８，３９が形成された構造が得られる。これにより、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、バリア層４３を介して、導電部（第１，第２導電層３８，３９）が形成される。
【００７６】
図１９は第３の実施の形態に係る清浄化工程の要部断面模式図である。
ＣＭＰ後は、その基板表面の清浄化を、還元性ガスを用いたプラズマ処理、或いはアルゴンプラズマを用いたエッチング処理等によって行う。
【００７７】
図２０は第３の実施の形態に係るＣｕ酸化物層形成工程の要部断面模式図である。
清浄化後は、酸化性ガス雰囲気、２００℃未満の温度条件で熱処理を行い、導電部である第１，第２導電層３８，３９の表面にＣｕ酸化物層４０を形成する。
【００７８】
図２１は第３の実施の形態に係るキャップ層形成工程の要部断面模式図である。
Ｃｕ酸化物層４０の形成後は、２００℃未満の低温条件で、キャップ層４１を形成する。また、キャップ層４１の形成後に、その上に、より高温条件で第２キャップ層４２を形成してもよい（図１５）。
【００７９】
第２キャップ層４２の形成時、或いはその後の工程で、２００℃以上の処理を行うと、バリア層４３の形成に消費されなかった第１導電層３８のＭｎ、及びその第１導電層３８から第２導電層３９に拡散したＭｎが、Ｃｕ酸化物層４０の酸素と反応する。それにより、キャップ層４１と第１，第２導電層３８，３９との界面に、Ｃｕ酸化物層４０にＭｎが含有された、化合物層４０ａが形成される。
【００８０】
このように、Ｍｎを含有する化合物層４０ａ及びバリア層４３を形成することにより、導電部である第１，第２導電層３８，３９のＣｕの拡散を効果的に抑えることができる。さらに、第１，第２導電層３８，３９の低抵抗化と、キャップ層４１の密着性向上とを、共に効果的に実現することができる。
【００８１】
なお、以上の説明では、Ｃｕを主成分とし、Ｍｎを含有する導電部を形成し、その表面にＣｕ酸化物層を形成して、キャップ層の形成後、そのＣｕ酸化物層内に導電部のＭｎを拡散・含有させる場合を例示した。このほか、Ｃｕ，Ｍｎ以外の元素を含有する導電部を形成し、その表面に主成分元素の酸化物層を形成して、キャップ層の形成後、その酸化物層に導電部の副成分元素を拡散・含有させるようにすることも可能である。例えば、導電部の副成分としては、Ｍｎのほか、アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），マグネシウム（Ｍｇ），ニオブ（Ｎｂ），ジルコニウム（Ｚｒ），クロム（Ｃｒ），バナジウム（Ｖ），イットリウム（Ｙ），テクネチウム（Ｔｃ），レニウム（Ｒｅ）等も用いることができる。また、導電部の副成分は、このような元素のうちの１種又は２種以上とすることもできる。
【００８２】
また、以上の説明では、副成分元素を含有する導電層を、ビアホールや配線溝の内壁上或いは内壁に沿って形成するようにしたが、このような副成分元素を含有する導電層の形成位置は、これに限定されるものではない。例えば、配線溝内に形成される導電部の上面や中間の位置に形成するようにしてもよい。即ち、導電部の主成分元素の酸化物層を形成する前に、その導電部内のいずれかの位置に、酸化物層に拡散させる副成分元素が存在していればよい。
【００８３】
また、以上の第１から第３の実施の形態においてはデュアルダマシン法を用いたビアおよび配線の形成方法について例示したが、シングルダマシン法による下層配線も上記の第１から第３の実施の形態と同様の形態で形成することができる。この場合の半導体装置の一例の部分断面模式図を図２２に示す。なお、図１に示す半導体装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００８４】
図２２に例示する半導体装置１ａは、図１同様に半導体基板２にＳＴＩ法等により形成された素子分離絶縁膜３で画定された素子領域に、ＭＯＳトランジスタ４が形成された構造を有している。
【００８５】
ＭＯＳトランジスタ４が形成された半導体基板２上には、絶縁層５が形成されており、絶縁層５には、ＭＯＳトランジスタ４のソース・ドレイン領域４ｄ，４ｅに達する導電プラグ６，７が形成されている。絶縁層５上には、キャップ層８及び絶縁層９が順に形成されており、キャップ層８及び絶縁層９には、導電プラグ６，７にそれぞれ電気的に接続された下層配線１０及びバリア層１１と、下層配線１２及びバリア層１３とが形成されている。下層配線１０，１２の表面には、下層配線１０，１２の形成に用いた材料に含有される所定元素を含んだ化合物層４３が形成されている。
【００８６】
化合物層４３及び絶縁層９の上には、キャップ層１４及び絶縁層１５，１６が形成されており、それらには、下層配線１２に電気的に接続された、ビア１７ａ及び上層配線１７ｂとして機能する導電部１７、及びバリア層１８が形成されている。また、導電部１７の表面には、導電部１７の形成に用いた材料に含有される所定元素を含んだ化合物層１９が形成されている。化合物層１９及び絶縁層１６の上には、キャップ層２０が形成されている。
【００８７】
このような多層配線のさらに上層には、半導体装置１ａの種類に応じ、図面１で説明されたような同様な構成の配線層が必要な層数だけ形成され、最上層には、外部接続用の電極パッド等が形成されるようになる。
【００８８】
以上説明した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１） 第１絶縁層に凹部を形成する工程と、
形成された前記凹部内に、第１元素を主成分とし第２元素を含有する導電部を形成する工程と、
形成された前記導電部の表面を清浄化する工程と、
清浄化された前記導電部の表面に、前記第１元素を含有する酸化物層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００８９】
（付記２） 前記第１元素は、Ｃｕであり、前記第２元素は、Ｍｎであることを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
（付記３） 前記酸化物層を、前記第２元素の量に基づいて設定される酸素量を含有する膜厚で、形成することを特徴とする付記１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【００９０】
（付記４） 前記酸化物層を、酸化性雰囲気下、８０℃以上２００℃未満の温度で前記導電部の表面を酸化することによって形成することを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００９１】
（付記５） 前記導電部の表面の清浄化と、前記酸化物層の形成とを、同一のチャンバを用いて連続して行うことを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００９２】
（付記６） 形成された前記酸化物層を被覆する第２絶縁層を形成する工程と、
前記第２絶縁層で被覆された前記酸化物層に前記第２元素を含有させる工程と、
をさらに含むことを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００９３】
（付記７） 前記第２絶縁層を、２００℃未満の温度で形成することを特徴とする付記６に記載の半導体装置の製造方法。
（付記８） 前記酸化物層に前記第２元素を含有させる工程では、熱処理により前記導電部内の前記第２元素を拡散させて前記酸化物層に含有させることを特徴とする付記６又は７に記載の半導体装置の製造方法。
【００９４】
（付記９） 前記凹部内に、バリア層を介して、前記導電部を形成することを特徴とする付記１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１０） 前記バリア層は、高融点金属材料を用いて形成されることを特徴とする付記９に記載の半導体装置の製造方法。
【００９５】
（付記１１） 前記バリア層は、前記第２元素の酸化物を含有することを特徴とする付記９又は１０に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１２） 前記凹部内に、前記凹部の内壁と接して、前記導電部を形成することを特徴とする付記１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００９６】
（付記１３） 前記凹部内に前記導電部を形成する工程では、
前記凹部の内壁及び前記第１絶縁層の上方に、前記第１，第２元素を含有する第１導電層を形成し、
形成された前記第１導電層の上方に、前記凹部を埋める、前記第１元素を主成分とする第２導電層を形成し、
前記第１絶縁層の上方に形成された前記第１，第２導電層を除去し、前記第１絶縁層を表出させることを特徴とする付記１乃至１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】半導体装置の一例の部分断面模式図である。
【図２】第１の実施の形態に係るバリア層及び第１導電層形成工程の要部断面模式図である。
【図３】第１の実施の形態に係る第２導電層形成工程の要部断面模式図である。
【図４】第１の実施の形態に係る余剰導電層等除去工程の要部断面模式図である。
【図５】第１の実施の形態に係る清浄化工程の要部断面模式図である。
【図６】第１の実施の形態に係るＣｕ酸化物層形成工程の要部断面模式図である。
【図７】第１の実施の形態に係るキャップ層形成工程の要部断面模式図である。
【図８】第１の実施の形態に係る第２キャップ層形成工程の要部断面模式図である。
【図９】第２の実施の形態に係る第１導電層形成工程の要部断面模式図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る第２導電層形成工程の要部断面模式図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る余剰導電層除去工程の要部断面模式図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る清浄化工程の要部断面模式図である。
【図１３】第２の実施の形態に係るＣｕ酸化物層形成工程の要部断面模式図である。
【図１４】第２の実施の形態に係るキャップ層形成工程の要部断面模式図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る第２キャップ層形成工程の要部断面模式図である。
【図１６】第３の実施の形態に係るバリア層形成工程の要部断面模式図である。
【図１７】第３の実施の形態に係る第２導電層形成工程の要部断面模式図である。
【図１８】第３の実施の形態に係る余剰導電層等除去工程の要部断面模式図である。
【図１９】第３の実施の形態に係る清浄化工程の要部断面模式図である。
【図２０】第３の実施の形態に係るＣｕ酸化物層形成工程の要部断面模式図である。
【図２１】第３の実施の形態に係るキャップ層形成工程の要部断面模式図である。
【図２２】半導体装置の一例の部分断面模式図である。
【符号の説明】
【００９８】
１ 半導体装置
２ 半導体基板
３ 素子分離絶縁膜
４ ＭＯＳトランジスタ
４ａ ゲート絶縁膜
４ｂ ゲート電極
４ｃ 側壁絶縁膜
４ｄ，４ｅ ソース・ドレイン領域
５，９，１５，１６，３２，３４，３５ 絶縁層
６，７ 導電プラグ
８，１４，２０，３３，４１ キャップ層
１０，１２，３１ 下層配線
１１，１３，１８，３０，３７，４３ バリア層
１７ 導電部
１７ａ ビア
１７ｂ 上層配線
１９，４３ 化合物層
３６ａ ビアホール
３６ｂ 配線溝
３７ａ 複合バリア層
３８ 第１導電層
３９ 第２導電層
４０ Ｃｕ酸化物層
４０ａ 化合物層
４２ 第２キャップ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、配線層を備える半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の配線やビアの形成には、絶縁層に形成した配線溝やビアホールといった凹部内に、タンタル（Ｔａ）やチタン（Ｔｉ）等の高融点金属を用いたバリア層を介して、銅（Ｃｕ）等で導電部を形成する手法が広く用いられている。
【０００３】
近年では、絶縁層の凹部内に、マンガン（Ｍｎ）等を含有する導電部を形成し、その上面や絶縁層との界面、或いは導電部上に形成されるキャップ層との界面にＭｎ等を拡散させて、Ｍｎ酸化物等のバリア層を自己整合的に形成する技術等も知られている（例えば、特許文献１〜３及び非特許文献１参照。）。また、凹部内に、高融点金属のバリア層を介して、Ｍｎ等を含有する導電部を形成し、導電部からそのＭｎ等をバリア層に拡散させて、Ｍｎ酸化物等を含む複合バリア層を自己修復的に形成する技術等も知られている（例えば、非特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２７７３９０号公報
【特許文献２】特開２００７−２２０７３８号公報
【特許文献３】特開２００８−１４７４６７号公報
【非特許文献１】Koike et al., "Self-forming diffusion barrier layer in Cu-Mn alloy metallization", Appl. Phys. Lett., vol.87, 041911, 2005
【非特許文献２】Haneda et al., "Self-Restored Barrier using Cu-Mn alloy", Proc. of ADMETA, vol.124, pp.28-29, 2007
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
導電部に含有させたＭｎ等を用いてバリア層を形成する場合には、バリア層の形成に消費されなかった余剰のＭｎ等が導電部内に残ると、導電部の抵抗が高くなってしまう。また、導電部とキャップ層との界面にＭｎ酸化物等のバリア層が形成されない場合には、キャップ層との密着が弱く、導電部材料のエレクトロマイグレーションが発生する可能性が高まる等、半導体装置の信頼性を低下させるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によれば、第１絶縁層に凹部を形成する工程と、形成された前記凹部内に、第１元素を主成分とし第２元素を含有する導電部を形成する工程と、形成された前記導電部の表面を清浄化する工程と、清浄化された前記導電部の表面に、前記第１元素を含有する酸化物層を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
開示の半導体装置の製造方法によれば、配線層内に低抵抗の導電部を備える、信頼性の高い半導体装置を形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して詳細に説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
はじめに、配線及びビアを備えた半導体装置の一例について説明する。
【０００８】
図１は半導体装置の一例の部分断面模式図である。
図１に例示する半導体装置１は、半導体基板２にＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法等により形成された素子分離絶縁膜３で画定された素子領域に、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ４が形成された構造を有している。
【０００９】
ＭＯＳトランジスタ４は、ゲート絶縁膜４ａを介して形成されたゲート電極４ｂ、ゲート電極４ｂの側壁に形成された側壁絶縁膜４ｃ、ゲート電極４ｂの両側の半導体基板２内に形成されたソース・ドレイン領域４ｄ，４ｅを備えている。
【００１０】
このようなＭＯＳトランジスタ４が形成された半導体基板２上には、絶縁層５が形成されており、絶縁層５には、ＭＯＳトランジスタ４のソース・ドレイン領域４ｄ，４ｅに達する導電プラグ６，７が形成されている。絶縁層５上には、キャップ層８及び絶縁層９が順に形成されており、キャップ層８及び絶縁層９には、導電プラグ６，７にそれぞれ電気的に接続された下層配線１０及びバリア層１１と、下層配線１２及びバリア層１３とが形成されている。
【００１１】
さらに、絶縁層９上には、ここでは、キャップ層１４及び絶縁層１５，１６が形成されており、それらには、下層配線１２に電気的に接続された、ビア１７ａ及び上層配線１７ｂとして機能する導電部１７、及びバリア層１８が形成されている。また、導電部１７の表面には、導電部１７の形成に用いた材料に含有される所定元素を含んだ化合物層１９が形成されている。化合物層１９及び絶縁層１６の上には、キャップ層２０が形成されている。
【００１２】
このような多層配線のさらに上層には、半導体装置１の種類に応じ、同様の構成の配線層が必要な層数だけ形成され、最上層には、外部接続用の電極パッド等が形成されるようになる。
【００１３】
なお、ここでは、下層配線１０，１２が、シングルダマシン法を用いて形成され、それに電気的に接続されたビア１７ａ及び上層配線１７ｂが、デュアルダマシン法を用いて形成されている場合を例示している。
【００１４】
続いて、上記のような半導体装置に適用可能なビア及び配線の形成方法について説明する。ここでは、一例として、デュアルダマシン法を用いたビア及び配線の形成方法について、図２〜図８を参照して説明する。
【００１５】
図２は第１の実施の形態に係るバリア層及び第１導電層形成工程の要部断面模式図である。
まず、バリア層３０及び下層配線３１が形成された絶縁層３２上に、キャップ層３３及び絶縁層３４，３５を形成した後、デュアルダマシン法を用い、下層配線３１に達するビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂを形成する。なお、下層配線３１は、半導体基板に形成されたＭＯＳトランジスタ等の素子に、電気的に接続される。
【００１６】
キャップ層３３及び絶縁層３５には、例えば、炭化シリコン（シリコンカーバイド，ＳｉＣ）や酸化炭化シリコン（ＳｉＯＣ）等の材料を用いることができる。また、絶縁層３２，３４には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）や、有機系又は無機系の低誘電率材料（Ｌｏｗ−ｋ材料）等を用いることができる。なお、絶縁層３２，３４は、そのようなＬｏｗ−ｋ材料を用いたポーラス構造のものであってもよい。
【００１７】
ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂの形成後は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用い、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂの内面及び絶縁層３５上に、バリア層３７を形成する。バリア層３７は、例えば、高融点金属であるＴａ、Ｔｉ、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）のうちの少なくとも１種を含む材料（単体金属、合金、窒化物等）を用い、膜厚３ｎｍ〜１０ｎｍで形成する。
【００１８】
バリア層３７としてＴａ層を形成する場合には、例えば、スパッタリング法を用い、放電用ガスをアルゴン又は窒素とし、ターゲット投入電力を１６０ｍＷ／ｍｍ2〜６４０ｍＷ／ｍｍ2として、その形成を行う。また、バリア層３７としてＣｏ層を形成する場合には、例えば、ＣＶＤ法により、原料ガスにジコバルトヘキサカルボニルターシャリブチルアセチレン（Ｃｏ2(ＣＯ)6Ｃ(ＣＨ3)3ＣＣＨ）及び水素を用い、１２０℃〜２００℃の温度で、その形成を行う。
【００１９】
バリア層３７の形成後は、その上に、第１導電層３８として、所定量のＣｕ及びＭｎを含有するＣｕＭｎ層を形成する。このようなＣｕＭｎの第１導電層３８は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法を用い、膜厚４ｎｍ〜６０ｎｍで形成する。
【００２０】
ＣｕＭｎの第１導電層３８をスパッタリング法により形成する場合には、例えば、Ｍｎが０．５ａｔｏｍ％〜１０ａｔｏｍ％含有されたＣｕターゲットを用いる。そして、放電用ガスにアルゴンを用い、ターゲット投入電力を１５ｍＷ／ｍｍ2〜９５０ｍＷ／ｍｍ2、雰囲気圧力を１０-5Ｐａ〜１０Ｐａとして、ＣｕＭｎ層の形成を行う。なお、このＣｕＭｎ層の形成時には、基板に５ｍＷ／ｍｍ2〜１５ｍＷ／ｍｍ2のバイアスを印加するようにしてもよい。
【００２１】
このようにしてバリア層３７及び第１導電層３８を形成した後は、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂを配線材料で埋める工程へと進む。
図３は第１の実施の形態に係る第２導電層形成工程の要部断面模式図である。
【００２２】
バリア層３７及び第１導電層３８の形成後は、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂに、第２導電層３９として、Ｃｕ層を形成する。なお、ここで形成するＣｕ層は、純銅であっても、或いは、Ｃｕを主成分とし１種又は複数種のＣｕ以外の元素（金属、非金属）を一定量含有しているものであってもよい。
【００２３】
このようなＣｕの第２導電層３９は、例えば、硫酸銅溶液を用いた電解めっき法を用い、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂを十分に埋めることができる膜厚、例えば、膜厚５００ｎｍで形成する。なお、電解めっき時には、先に形成した第１導電層３８を電極として用いることができる。このほか、図示は省略するが、第１導電層３８上に、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いてＣｕシード層を形成し、そのＣｕシード層を電極に用いて電解めっきを行うようにすることもできる。
【００２４】
ＣｕＭｎの第１導電層３８の上に、Ｃｕの第２導電層３９を形成した後は、熱処理を行い、形成した第２導電層３９の結晶安定化を行う。この熱処理は、例えば、窒素と水素の混合ガス雰囲気で行う。このように非酸化性雰囲気で熱処理を行うと、第１，第２導電層３８，３９の酸化を抑えて結晶安定化を行うことができる。また、このように非酸化性雰囲気で熱処理を行うことで、この熱処理時点で第１，第２導電層３８，３９表面にＭｎ酸化物が形成されるのを抑えることができる。
【００２５】
熱処理温度は、第２導電層３９の結晶安定化が可能な温度以上で、且つ、２００℃未満とすることが望ましい。さらに、歩留まりの観点からは、この結晶安定化のための熱処理温度を、８０℃〜１５０℃、好ましくは８０℃〜１２０℃の低温条件とすることが望ましい。
【００２６】
上記のようにして第２導電層３９の結晶安定化を行った後、余剰の第１，第２導電層３８，３９及びバリア層３７を除去する工程へと進む。
図４は第１の実施の形態に係る余剰導電層等除去工程の要部断面模式図である。
【００２７】
第２導電層３９の結晶安定化後は、絶縁層３５の上面に形成されている余剰の第１，第２導電層３８，３９及びバリア層３７を、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により、絶縁層３５が表出するように除去する。その結果、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、バリア層３７を介して第１導電層３８が形成され、それらバリア層３７及び第１導電層３８を介して第２導電層３９が形成された構造が得られる。これにより、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、バリア層３７を介して、導電部（第１，第２導電層３８，３９）が形成される。
【００２８】
図５は第１の実施の形態に係る清浄化工程の要部断面模式図である。
ＣＭＰによる余剰の第１，第２導電層３８，３９及びバリア層３７の除去後は、そのＣＭＰ後の基板表面の清浄化を行い、表面に付着している研磨残渣や薬液成分、或いは表面に形成されている自然酸化膜等を除去する。この清浄化は、例えば、ＣＶＤ装置を使用し、還元性ガスを用いたプラズマ処理、或いはアルゴンプラズマを用いたエッチング処理によって行う。
【００２９】
還元性ガスを用いたプラズマ処理の場合、還元性ガスには、酸素を含まない還元性のガスを用いることが好ましい。このような還元性ガスとしては、例えば、水素やアンモニア等を挙げることができ、そのようなガスが、必要に応じて窒素等の不活性ガスと一定割合で混合され、プラズマ処理に用いられる。
【００３０】
例えば、ＣＶＤ装置の処理室（チャンバ）内にＣＭＰ後の基板をセットし、そのチャンバ内を水素雰囲気とし、処理温度２００℃〜３００℃、圧力２５０Ｐａ、処理時間３０秒〜１８０秒の条件でプラズマ処理を行う。また、別例として、ＣＶＤ装置のチャンバ内にＣＭＰ後の基板をセットし、そのチャンバ内を水素（３ｖｏｌ％）と窒素の混合ガス雰囲気とし、処理温度１５０℃〜３００℃、常圧、処理時間３０秒〜１８０秒の条件でプラズマ処理を行う。
【００３１】
一方、アルゴンプラズマを用いたエッチング処理の場合には、例えば、ＣＶＤ装置のチャンバ内にＣＭＰ後の基板をセットし、その基板に対し、常温でアルゴンプラズマによるエッチング処理を行う。
【００３２】
なお、清浄化は、非酸化性雰囲気で行うため、導電部である第１，第２導電層３８，３９の酸化が抑えられるほか、この清浄化時点での第１，第２導電層３８，３９表面のＭｎ酸化物形成が抑えられる。
【００３３】
このようにして清浄化を行った後は、第１，第２導電層３８，３９の表面にＣｕ酸化物層を形成する。
図６は第１の実施の形態に係るＣｕ酸化物層形成工程の要部断面模式図である。
【００３４】
清浄化後は、その清浄化後の基板に対し、酸化性ガス雰囲気での熱処理を行い、導電部である第１，第２導電層３８，３９の表面に、Ｃｕ酸化物層４０を形成する。
このＣｕ酸化物層４０の形成は、例えば、先の清浄化の処理に連続して行う。即ち、清浄化を行ったチャンバから基板を搬出せず、大気に暴露させることなく、所定圧力で酸化性ガスを導入し、熱処理を行うことで、Ｃｕ酸化物層４０を形成する。
【００３５】
酸化性ガスとしては、例えば、酸素、一酸化窒素、一酸化二窒素、二酸化窒素、一酸化炭素等、酸素原子を含むガスを広く用いることができる。このような酸化性ガスを、必要に応じ、窒素やアルゴン等の不活性ガスと混合し、熱処理に用いる。熱処理は、２００℃未満の温度、好ましくは８０℃〜１５０℃の温度で行い、圧力は、用いる酸化性ガスの種類や熱処理温度等に基づき、減圧から常圧の範囲の適当な値に設定する。
【００３６】
ここで、上記のようにＣｕＭｎの第１導電層３８を形成している場合に行う熱処理に関して説明する。
例えば、酸化シリコン等の酸化膜上に直に、ＣｕＭｎの導電膜を形成し、非酸化性雰囲気で熱処理を行うと、熱処理温度が２００℃未満の場合には、導電膜は、その比抵抗が高く、下地酸化膜との密着が弱い。一方、熱処理温度を２００℃以上とした場合には、導電膜は、その比抵抗が低くなり、下地酸化膜と密着も強くなる。即ち、熱処理温度が２００℃以上になると、導電膜中のＭｎが下地酸化膜の酸素と反応し、導電膜と下地酸化膜との界面にＭｎ酸化物層が形成されて、それらの密着が強まり、また、Ｍｎが消費された導電膜は、その比抵抗が低下するようになる。
【００３７】
このことから同様に、たとえ酸素存在下で行う熱処理であっても、温度２００℃未満では、導電部である第１，第２導電層３８，３９の表面にＭｎ酸化物は形成され難いと言うことができる。従って、上記のように、酸化性ガス雰囲気中、２００℃未満の温度で熱処理を行った場合には、Ｍｎ酸化物層の形成が抑えられ、導電部表面にＣｕ酸化物層４０が形成されるようになる。このような点から、Ｃｕ酸化物層４０の形成温度は、２００℃未満、好ましくは８０℃〜１５０℃の範囲とする。なお、Ｃｕ酸化物層４０の形成時の熱処理温度が８０℃未満になると、所望の膜厚のＣｕ酸化物層４０を、所望の時間で形成することが難しくなる。
【００３８】
Ｃｕ酸化物層４０の膜厚は、第１導電層３８に含有されるＭｎ量に基づいて設定する。例えば、Ｃｕ酸化物層４０の膜厚を、第１導電層３８に含有させたＭｎの全量が反応できるだけの量以上の酸素が含有されるような膜厚、即ち、第１導電層３８のＭｎ含有量相当又はそれ以上の酸素量を有する膜厚に設定する。
【００３９】
但し、その膜厚は、以後に行われる熱処理において、第１導電層３８内のＭｎ、及び第１導電層３８から第２導電層３９内に拡散したＭｎが、Ｃｕ酸化物層４０の表面（キャップ層形成面）まで拡散可能な膜厚を上限とすることが望ましい。これらの点を考慮し、Ｃｕ酸化物層４０の膜厚は、例えば、０．５ｎｍ〜５ｎｍ程度、好ましくは０．５ｎｍ〜３ｎｍ程度とする。
【００４０】
なお、ＭｎのＣｕ酸化物層４０への拡散、及びＭｎとＣｕ酸化物層４０との反応の詳細については後述する。
Ｃｕ酸化物層４０を形成した後は、キャップ層の形成を行う。
【００４１】
図７は第１の実施の形態に係るキャップ層形成工程の要部断面模式図、図８は第１の実施の形態に係る第２キャップ層形成工程の要部断面模式図である。
Ｃｕ酸化物層４０の形成後は、まず、図７に例示するように、キャップ層４１を形成する。キャップ層４１には、例えば、シリコンカーバイド，酸化炭化シリコン，酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ），炭化窒化シリコン（ＳｉＣＮ），窒化シリコン（ＳｉＮ）等の材料を用いることができる。なお、ここで形成するキャップ層４１には、一定量の酸素が含有されていても、或いは含有されていなくても、いずれであっても構わない。
【００４２】
キャップ層４１の形成は、例えば、先のＣｕ酸化物層４０の形成に連続して行う。即ち、Ｃｕ酸化物層４０の形成を行ったチャンバからその基板を搬出せずに、所定原料ガスを導入し、成膜処理を行うことで、キャップ層４１を形成する。
【００４３】
キャップ層４１の形成は、Ｃｕ酸化物層４０を昇華させず、且つ、この時点でＭｎをＣｕ酸化物層４０内の酸素と反応させない温度、例えば、２００℃未満の低温条件で行う。形成するキャップ層４１の膜厚は、例えば、５ｎｍ〜５０ｎｍとする。このようにしてキャップ層４１を形成し、Ｃｕ酸化物層４０の表面全体をキャップ層４１で覆う。
【００４４】
また、Ｃｕ酸化物層４０をキャップ層４１で覆った後に、図８に例示するように、キャップ層４１上にさらにキャップ層（第２キャップ層）４２を形成してもよい。第２キャップ層４２は、キャップ層４１と同じ材質であっても、また、異なる材質であってもよい。
【００４５】
第２キャップ層４２を形成する場合は、例えば、キャップ層４１の形成に連続して行う。即ち、キャップ層４１の形成を行ったチャンバからその基板を搬出せずに、所定原料ガスを導入し、成膜処理を行うことで、第２キャップ層４２を形成する。
【００４６】
第２キャップ層４２の形成は、キャップ層４１に比べてより高温の条件で行うこともできる。例えば、２００℃〜４５０℃の温度で行う。第２キャップ層４２の形成を、そのような高温条件で行ったとしても、Ｃｕ酸化物層４０は、既にキャップ層４１で覆われているため、昇華により消失してしまうことはない。また、キャップ層４１よりも高温条件で形成することにより、第２キャップ層４２をより緻密な膜質で形成することができ、導電部である第１，第２導電層３８，３９のＣｕの拡散防止に効果的となる。
【００４７】
この第２キャップ層４２の形成時のように、キャップ層４１の形成後、２００℃以上の高温条件で処理を行うと、第１導電層３８のＭｎ、及び第１導電層３８から第２導電層３９に拡散したＭｎが、Ｃｕ酸化物層４０へ拡散し、Ｃｕ酸化物層４０の酸素と反応する。それにより、図８に例示したように、キャップ層４１と導電部である第１，第２導電層３８，３９との界面には、Ｃｕ酸化物層４０にＭｎが含有された、化合物層４０ａが形成される。Ｍｎは、Ｃｕ酸化物層４０の酸素と反応することで、化合物層４０ａの内部にＭｎ酸化物構造を形成する。さらに、Ｃｕ酸化物層４０を、Ｍｎがその表面まで拡散可能な膜厚としておくことで、化合物層４０ａの表面にもＭｎ酸化物構造が形成されるようになる。
【００４８】
また、このような化合物層４０ａの形成と共に、絶縁層３４からバリア層３７に酸素が拡散すると、第１導電層３８のＭｎは、その酸素とも反応する。その場合は、図８に例示したように、絶縁層３４等と第１導電層３８との間に、バリア層３７にＭｎが含有された、複合バリア層３７ａが形成される。図８には、このような複合バリア層３７ａが形成されている場合を図示している。
【００４９】
このようにして形成される、Ｍｎを含有する化合物層４０ａ及び複合バリア層３７ａは、導電部である第１，第２導電層３８，３９のＣｕの拡散防止膜として機能する。そして、このような化合物層４０ａ及び複合バリア層３７ａが形成されることにより、導電部内のＭｎが低減され、導電部の低抵抗化（配線抵抗及びコンタクト抵抗の低減）が図られる。さらに、このような化合物層４０ａを形成し、キャップ層４１との界面にＭｎ酸化物構造を形成すると、キャップ層４１と化合物層４０ａとの密着が強まり、その界面からのＣｕ拡散が効果的に抑えられるようになる。従って、このような導電部を備えた配線層の機械的、電気的な信頼性を向上させることが可能になる。
【００５０】
以上説明したように、この第１の実施の形態では、まず、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、バリア層３７及び第１導電層３８を介して第２導電層３９を形成し、第１，第２導電層３８，３９の表面に、低温酸化でＣｕ酸化物層４０を形成する。そして、そのＣｕ酸化物層４０を、低温条件で形成するキャップ層４１で覆った後、高温条件で処理することで、第１，第２導電層３８，３９内のＭｎを、Ｃｕ酸化物層４０内の酸素と反応させ、バリア層３７内に酸素が存在する場合にはその酸素と反応させる。その結果、第１，第２導電層３８，３９とキャップ層４１との界面に、Ｍｎを含有する化合物層４０ａが形成され、第１導電層３８と絶縁層３４等との界面に複合バリア層３７ａが形成されるようになる。
【００５１】
ところで、ビアホール内及び配線溝内に形成した導電部内のＭｎの減少、及びその上に形成するキャップ層の密着性向上のためには、次のような手法も考えられる。即ち、ビアホール内及び配線溝内に形成した、Ｍｎを含有する導電部上に、上記のようなＣｕ酸化物層４０を形成せず、その代わり、酸素を含有するキャップ層を形成し、その酸素と導電部内のＭｎとを反応させて、それらの界面にＭｎ酸化物層を形成する手法である。
【００５２】
これに対し、上記第１の実施の形態の手法では、Ｍｎを含有する導電部（第１，第２導電層３８，３９）上に予めＣｕ酸化物層４０を形成し、その酸素と導電部内のＭｎとを反応させるため、必ずしもキャップ層４１に酸素が含有されていることを要しない。従って、キャップ層４１には、酸素を含有する、或いは酸素を含有しない、種々の絶縁材料を用いることができる。また、導電部上に選択的に、Ｚｒ，Ｃｏ等を含む金属材料等を用いて金属キャップ層を形成することも可能である。金属キャップ層は、無電解めっき法等により形成することができる。
【００５３】
なお、以上の説明では、図８に例示したように、高温条件の第２キャップ層４２の形成時に、Ｍｎを含有する化合物層４０ａを形成することで、導電部内のＭｎ量を減少させている。但し、必ずしもこの時点で導電部が所望の低い抵抗値を示していることを要しない。例えば、形成条件によっては、キャップ層４１、或いはキャップ層４１と第２キャップ層４２の形成直後に、化合物層４０ａ等の形成に消費されず、導電部内にそれを高抵抗とするような量のＭｎが残っている場合もある。しかし、その場合も、化合物層４０ａの前駆体であるＣｕ酸化物層４０に十分な酸素量を確保しておくことで、キャップ層４１の形成直後、或いは第２キャップ層４２の形成直後の導電部内に残るＭｎを、加熱を伴う後の工程でさらに化合物層４０ａ内に取り込むことができる。加熱を伴う後の工程は、より上層の層間絶縁膜形成工程やキャップ層形成工程等のほか、化合物層４０ａの形成を目的として別途設けた熱処理工程等であってもよい。
【００５４】
一方、別法として、ビアホール内及び配線溝内に形成した、Ｍｎを含有する導電部上に、上記のようなＣｕ酸化物層４０を形成せず、高温酸化によりＭｎ酸化物層を形成する手法も考えられる。これにより、導電部内のＭｎの減少、及びその上に形成するキャップ層の密着性向上を図る。但し、この手法の場合、酸化条件によっては、最終的に得られる導電部内にもそれを高抵抗とするような量のＭｎが残ってしまう場合がある。
【００５５】
これに対し、上記第１の実施の形態の手法では、Ｍｎを含有する導電部とキャップ層４１との界面に、十分な酸素を含有するＣｕ酸化物層４０を形成しておき、このＣｕ酸化物層４０にＭｎを取り込み、化合物層４０ａを形成する。それにより、形成する半導体装置の完成までの間、その導電部内のＭｎの減少を図ることができると共に、化合物層４０ａの存在によりキャップ層４１の密着性向上を図ることができる。
【００５６】
また、以上の説明では、ＣＭＰ後の清浄化、Ｃｕ酸化物層４０の形成、及びキャップ層４１、第２キャップ層４２の形成の各処理を、同一チャンバを使用し、連続して行う場合について例示した。このようにすると、それらの各処理を清浄な環境で、効率的に実施することができる。特に、Ｃｕ酸化物層４０の膜厚を、自然酸化膜の影響を抑えて、導電部内のＭｎ量に基づき、高精度に制御することが可能になる。なお、それらの各処理は、別々のチャンバを使用して行うこともできる。その場合は、各処理について、その直前の処理条件（雰囲気、圧力等）の制約を受けることなく、それぞれに最適な条件を設定し、各処理を実施することができる。
【００５７】
また、以上の説明では、第２キャップ層４２の形成時に複合バリア層３７ａが形成される場合を例示したが、複合バリア層３７ａは、第２キャップ層４２の形成後に行われる加熱を伴う工程で形成されても構わない。このほか、複合バリア層３７ａは、第２キャップ層４２の形成前に、既にその全部又は一部が形成される場合もある。即ち、結晶安定化や清浄化のための熱処理（図３，図５）等では、その処理温度によっては、絶縁層３４からバリア層３７に酸素が拡散し、その酸素と第１導電層３８に含有されていたＭｎとが反応して、バリア層３７にＭｎが含有された、複合バリア層が形成される場合もある。この場合、その複合バリア層形成に消費されなかったＭｎが、第２キャップ層４２の形成時又はその後の工程において、最終的な複合バリア層３７ａ及び化合物層４０ａの形成に消費されるようになる。
【００５８】
なお、ここでは、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂの内壁に複合バリア層３７ａが形成される場合を例示した。但し、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂに、Ｔａ等の材料を用いたバリア層３７の未形成領域が部分的に存在し、その上にＣｕＭｎの第１導電層３８が形成されて熱処理が行われたような場合には、その未形成領域にＭｎ酸化物層が形成される場合もある。
【００５９】
次に、第２の実施の形態について説明する。
ここでは、上記第１の実施の形態と同様、デュアルダマシン法を用いたビア及び配線の形成方法について、図９〜図１５を参照して説明する。
【００６０】
図９は第２の実施の形態に係る第１導電層形成工程の要部断面模式図である。
まず、上記第１の実施の形態と同様、キャップ層３３及び絶縁層３４，３５に、デュアルダマシン法を用い、絶縁層３２に形成された下層配線３１に達するビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂを形成する。そして、この第２の実施の形態では、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂの内面及び絶縁層３５上に、スパッタリング法等を用い、所定量のＣｕ及びＭｎを含有するＣｕＭｎの第１導電層３８を形成する。ここでは、上記第１の実施の形態で述べたような、Ｔａ等の材料を用いたバリア層３７は形成しない。
【００６１】
図１０は第２の実施の形態に係る第２導電層形成工程の要部断面模式図である。
ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂへの第１導電層３８の形成後は、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂを十分に埋める、Ｃｕの第２導電層３９を形成する。第２導電層３９は、硫酸銅溶液を用いた電解めっき法等を用いて形成することができ、その場合、先に形成した第１導電層３８を電極として用いることができるほか、第１導電層３８上にＣｕシード層を形成し（図示せず）、それを電極として用いることもできる。
【００６２】
第２導電層３９の形成後は、熱処理を行い、その結晶安定化を行う。この結晶安定化のための熱処理は、例えば、窒素と水素の混合ガス雰囲気等の還元性雰囲気で、２００℃未満の温度条件で行う。
【００６３】
前述のように、酸化膜上に直に、ＣｕＭｎの導電膜を形成し、非酸化性雰囲気で熱処理を行うと、熱処理温度が２００℃以上で、導電膜と下地酸化膜との界面にＭｎ酸化物層が形成される。
【００６４】
従って、第２導電層３８の結晶安定化のための熱処理を、還元性雰囲気、２００℃未満の条件で行った場合には、絶縁層３４等と第１導電層３８との界面におけるＭｎ酸化物層の形成は抑えられる。また、還元性雰囲気で熱処理を行うため、第１，第２導電層３８，３９の酸化が抑えられるほか、この熱処理時点での第１，第２導電層３８，３９表面のＭｎ酸化物形成が抑えられる。
【００６５】
図１１は第２の実施の形態に係る余剰導電層除去工程の要部断面模式図である。
第２導電層３９の結晶安定化後は、ＣＭＰにより、絶縁層３５の上面に形成されている余剰の第１，第２導電層３８，３９を、絶縁層３５が表出するように除去する。その結果、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、第１導電層３８を介して第２導電層３９が形成された構造が得られる。これにより、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、導電部（第１，第２導電層３８，３９）が形成される。
【００６６】
図１２は第２の実施の形態に係る清浄化工程の要部断面模式図である。
ＣＭＰ後は、その基板表面の清浄化を行う。この清浄化は、例えば、還元性ガスを用いたプラズマ処理、或いはアルゴンプラズマを用いたエッチング処理によって行う。清浄化を非酸化性雰囲気で行うことにより、導電部である第１，第２導電層３８，３９の酸化が抑えられるほか、この清浄化時点での第１，第２導電層３８，３９表面のＭｎ酸化物形成が抑えられる。なお、この清浄化の際の処理温度によっては、第１導電層３８と絶縁層３４等との界面にＭｎ酸化物層が形成される場合もある。
【００６７】
図１３は第２の実施の形態に係るＣｕ酸化物層形成工程の要部断面模式図である。
清浄化後は、その清浄化後の基板に対し、酸化性ガス雰囲気での熱処理を行い、導電部である第１，第２導電層３８，３９の表面にＣｕ酸化物層４０を形成する。ここでは、Ｃｕ酸化物層４０の形成温度を、２００℃未満とすることにより、第１導電層３８と絶縁層３４等との界面、及び第１，第２導電層３８，３９表面のＭｎ酸化物形成を抑えて、Ｃｕ酸化物層４０を形成することができる。
【００６８】
図１４は第２の実施の形態に係るキャップ層形成工程の要部断面模式図、図１５は第２の実施の形態に係る第２キャップ層形成工程の要部断面模式図である。
Ｃｕ酸化物層４０の形成後は、図１４に例示するように、キャップ層４１を形成する。このキャップ層４１を、２００℃未満の低温条件で形成することにより、Ｃｕ酸化物層４０の昇華が抑えられる。そして、このようにＣｕ酸化物層４０をキャップ層４１で覆う。その後、図１５に例示するように、キャップ層４１上に、第２キャップ層４２を形成してもよい。第２キャップ層４２を形成する場合は、より高温条件で成膜を行ってもよい。例えば、第２キャップ層４２を２００℃〜４５０℃で形成する。
【００６９】
この第２キャップ層４２の形成時のように、キャップ層４１の形成後、２００℃以上の高温条件で処理を行うと、第１導電層３８のＭｎ、及び第１導電層３８から第２導電層３９に拡散したＭｎが、Ｃｕ酸化物層４０の酸素と反応する。それにより、図１５に例示したように、キャップ層４１と第１，第２導電層３８，３９との界面には、Ｃｕ酸化物層４０にＭｎが含有された、化合物層４０ａが形成される。さらに、このような化合物層４０ａの形成と共に、第１導電層３８と絶縁層３４等との界面には、図１５に例示したように、Ｍｎ酸化物のバリア層４３が自己整合的に形成される。
【００７０】
このように、Ｍｎを含有する化合物層４０ａ及びバリア層４３を形成することにより、導電部である第１，第２導電層３８，３９のＣｕの拡散を効果的に抑えることができる。さらに、第１，第２導電層３８，３９の低抵抗化と、キャップ層４１の密着性向上とを、共に効果的に実現することができる。
【００７１】
なお、この第２の実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様、化合物層４０ａは、第２キャップ層４２の形成時に限らず、加熱を伴う別の工程の実施時に形成することもできる。また、ＣＭＰ後の清浄化、Ｃｕ酸化物層４０の形成、及びキャップ層４１、第２キャップ層４２の形成の各処理は、同一チャンバを使用して連続して行うことができるほか、それらの各処理を、別々のチャンバを使用して行うこともできる。また、Ｍｎ酸化物のバリア層４３は、化合物層４０ａと共に形成される場合のほか、結晶安定化や清浄化等のより前の工程において、既にその全部又は一部が形成される場合もある。
【００７２】
次に、第３の実施の形態について説明する。
ここでは、上記第１の実施の形態と同様、デュアルダマシン法を用いたビア及び配線の形成方法について説明する。なお、この第３の実施の形態において、上記第２の実施の形態で述べた、第１導電層３８の形成工程（図９）までは同じである。それ以後の工程について、図１６〜図２１を参照して説明する。
【００７３】
図１６は第３の実施の形態に係るバリア層形成工程の要部断面模式図である。
図９に例示したように、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂの内面及び絶縁層３５上に、ＣｕＭｎの第１導電層３８を形成した後、この第３の実施の形態では、２００℃以上、好ましくは２５０℃の温度条件で熱処理を行う。これにより、形成した第１導電層３８と絶縁層３４等との界面に、Ｍｎ酸化物のバリア層４３が形成される。
【００７４】
以降は、上記第２の実施の形態と同様の流れで行うことができる。
図１７は第３の実施の形態に係る第２導電層形成工程の要部断面模式図である。
Ｍｎ酸化物のバリア層４３の形成後は、ビアホール３６ａ及び配線溝３６ｂに、電解めっき法等を用い、Ｃｕの第２導電層３９を形成する。第２導電層３９の形成後は、還元性雰囲気、２００℃未満の温度条件で熱処理を行い、その結晶安定化を行う。
【００７５】
図１８は第３の実施の形態に係る余剰導電層等除去工程の要部断面模式図である。
第２導電層３９の結晶安定化後は、ＣＭＰにより、余剰の第１，第２導電層３８，３９及びバリア層４３を、絶縁層３５が表出するように除去する。その結果、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、バリア層４３を介して第１，第２導電層３８，３９が形成された構造が得られる。これにより、ビアホール３６ａ内及び配線溝３６ｂ内に、バリア層４３を介して、導電部（第１，第２導電層３８，３９）が形成される。
【００７６】
図１９は第３の実施の形態に係る清浄化工程の要部断面模式図である。
ＣＭＰ後は、その基板表面の清浄化を、還元性ガスを用いたプラズマ処理、或いはアルゴンプラズマを用いたエッチング処理等によって行う。
【００７７】
図２０は第３の実施の形態に係るＣｕ酸化物層形成工程の要部断面模式図である。
清浄化後は、酸化性ガス雰囲気、２００℃未満の温度条件で熱処理を行い、導電部である第１，第２導電層３８，３９の表面にＣｕ酸化物層４０を形成する。
【００７８】
図２１は第３の実施の形態に係るキャップ層形成工程の要部断面模式図である。
Ｃｕ酸化物層４０の形成後は、２００℃未満の低温条件で、キャップ層４１を形成する。また、キャップ層４１の形成後に、その上に、より高温条件で第２キャップ層４２を形成してもよい（図１５）。
【００７９】
第２キャップ層４２の形成時、或いはその後の工程で、２００℃以上の処理を行うと、バリア層４３の形成に消費されなかった第１導電層３８のＭｎ、及びその第１導電層３８から第２導電層３９に拡散したＭｎが、Ｃｕ酸化物層４０の酸素と反応する。それにより、キャップ層４１と第１，第２導電層３８，３９との界面に、Ｃｕ酸化物層４０にＭｎが含有された、化合物層４０ａが形成される。
【００８０】
このように、Ｍｎを含有する化合物層４０ａ及びバリア層４３を形成することにより、導電部である第１，第２導電層３８，３９のＣｕの拡散を効果的に抑えることができる。さらに、第１，第２導電層３８，３９の低抵抗化と、キャップ層４１の密着性向上とを、共に効果的に実現することができる。
【００８１】
なお、以上の説明では、Ｃｕを主成分とし、Ｍｎを含有する導電部を形成し、その表面にＣｕ酸化物層を形成して、キャップ層の形成後、そのＣｕ酸化物層内に導電部のＭｎを拡散・含有させる場合を例示した。このほか、Ｃｕ，Ｍｎ以外の元素を含有する導電部を形成し、その表面に主成分元素の酸化物層を形成して、キャップ層の形成後、その酸化物層に導電部の副成分元素を拡散・含有させるようにすることも可能である。例えば、導電部の副成分としては、Ｍｎのほか、アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），マグネシウム（Ｍｇ），ニオブ（Ｎｂ），ジルコニウム（Ｚｒ），クロム（Ｃｒ），バナジウム（Ｖ），イットリウム（Ｙ），テクネチウム（Ｔｃ），レニウム（Ｒｅ）等も用いることができる。また、導電部の副成分は、このような元素のうちの１種又は２種以上とすることもできる。
【００８２】
また、以上の説明では、副成分元素を含有する導電層を、ビアホールや配線溝の内壁上或いは内壁に沿って形成するようにしたが、このような副成分元素を含有する導電層の形成位置は、これに限定されるものではない。例えば、配線溝内に形成される導電部の上面や中間の位置に形成するようにしてもよい。即ち、導電部の主成分元素の酸化物層を形成する前に、その導電部内のいずれかの位置に、酸化物層に拡散させる副成分元素が存在していればよい。
【００８３】
また、以上の第１から第３の実施の形態においてはデュアルダマシン法を用いたビアおよび配線の形成方法について例示したが、シングルダマシン法による下層配線も上記の第１から第３の実施の形態と同様の形態で形成することができる。この場合の半導体装置の一例の部分断面模式図を図２２に示す。なお、図１に示す半導体装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００８４】
図２２に例示する半導体装置１ａは、図１同様に半導体基板２にＳＴＩ法等により形成された素子分離絶縁膜３で画定された素子領域に、ＭＯＳトランジスタ４が形成された構造を有している。
【００８５】
ＭＯＳトランジスタ４が形成された半導体基板２上には、絶縁層５が形成されており、絶縁層５には、ＭＯＳトランジスタ４のソース・ドレイン領域４ｄ，４ｅに達する導電プラグ６，７が形成されている。絶縁層５上には、キャップ層８及び絶縁層９が順に形成されており、キャップ層８及び絶縁層９には、導電プラグ６，７にそれぞれ電気的に接続された下層配線１０及びバリア層１１と、下層配線１２及びバリア層１３とが形成されている。下層配線１０，１２の表面には、下層配線１０，１２の形成に用いた材料に含有される所定元素を含んだ化合物層４３が形成されている。
【００８６】
化合物層４３及び絶縁層９の上には、キャップ層１４及び絶縁層１５，１６が形成されており、それらには、下層配線１２に電気的に接続された、ビア１７ａ及び上層配線１７ｂとして機能する導電部１７、及びバリア層１８が形成されている。また、導電部１７の表面には、導電部１７の形成に用いた材料に含有される所定元素を含んだ化合物層１９が形成されている。化合物層１９及び絶縁層１６の上には、キャップ層２０が形成されている。
【００８７】
このような多層配線のさらに上層には、半導体装置１ａの種類に応じ、図面１で説明されたような同様な構成の配線層が必要な層数だけ形成され、最上層には、外部接続用の電極パッド等が形成されるようになる。
【００８８】
以上説明した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１） 第１絶縁層に凹部を形成する工程と、
形成された前記凹部内に、第１元素を主成分とし第２元素を含有する導電部を形成する工程と、
形成された前記導電部の表面を清浄化する工程と、
清浄化された前記導電部の表面に、前記第１元素を含有する酸化物層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００８９】
（付記２） 前記第１元素は、Ｃｕであり、前記第２元素は、Ｍｎであることを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
（付記３） 前記酸化物層を、前記第２元素の量に基づいて設定される酸素量を含有する膜厚で、形成することを特徴とする付記１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【００９０】
（付記４） 前記酸化物層を、酸化性雰囲気下、８０℃以上２００℃未満の温度で前記導電部の表面を酸化することによって形成することを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００９１】
（付記５） 前記導電部の表面の清浄化と、前記酸化物層の形成とを、同一のチャンバを用いて連続して行うことを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００９２】
（付記６） 形成された前記酸化物層を被覆する第２絶縁層を形成する工程と、
前記第２絶縁層で被覆された前記酸化物層に前記第２元素を含有させる工程と、
をさらに含むことを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００９３】
（付記７） 前記第２絶縁層を、２００℃未満の温度で形成することを特徴とする付記６に記載の半導体装置の製造方法。
（付記８） 前記酸化物層に前記第２元素を含有させる工程では、熱処理により前記導電部内の前記第２元素を拡散させて前記酸化物層に含有させることを特徴とする付記６又は７に記載の半導体装置の製造方法。
【００９４】
（付記９） 前記凹部内に、バリア層を介して、前記導電部を形成することを特徴とする付記１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１０） 前記バリア層は、高融点金属材料を用いて形成されることを特徴とする付記９に記載の半導体装置の製造方法。
【００９５】
（付記１１） 前記バリア層は、前記第２元素の酸化物を含有することを特徴とする付記９又は１０に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１２） 前記凹部内に、前記凹部の内壁と接して、前記導電部を形成することを特徴とする付記１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００９６】
（付記１３） 前記凹部内に前記導電部を形成する工程では、
前記凹部の内壁及び前記第１絶縁層の上方に、前記第１，第２元素を含有する第１導電層を形成し、
形成された前記第１導電層の上方に、前記凹部を埋める、前記第１元素を主成分とする第２導電層を形成し、
前記第１絶縁層の上方に形成された前記第１，第２導電層を除去し、前記第１絶縁層を表出させることを特徴とする付記１乃至１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】半導体装置の一例の部分断面模式図である。
【図２】第１の実施の形態に係るバリア層及び第１導電層形成工程の要部断面模式図である。
【図３】第１の実施の形態に係る第２導電層形成工程の要部断面模式図である。
【図４】第１の実施の形態に係る余剰導電層等除去工程の要部断面模式図である。
【図５】第１の実施の形態に係る清浄化工程の要部断面模式図である。
【図６】第１の実施の形態に係るＣｕ酸化物層形成工程の要部断面模式図である。
【図７】第１の実施の形態に係るキャップ層形成工程の要部断面模式図である。
【図８】第１の実施の形態に係る第２キャップ層形成工程の要部断面模式図である。
【図９】第２の実施の形態に係る第１導電層形成工程の要部断面模式図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る第２導電層形成工程の要部断面模式図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る余剰導電層除去工程の要部断面模式図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る清浄化工程の要部断面模式図である。
【図１３】第２の実施の形態に係るＣｕ酸化物層形成工程の要部断面模式図である。
【図１４】第２の実施の形態に係るキャップ層形成工程の要部断面模式図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る第２キャップ層形成工程の要部断面模式図である。
【図１６】第３の実施の形態に係るバリア層形成工程の要部断面模式図である。
【図１７】第３の実施の形態に係る第２導電層形成工程の要部断面模式図である。
【図１８】第３の実施の形態に係る余剰導電層等除去工程の要部断面模式図である。
【図１９】第３の実施の形態に係る清浄化工程の要部断面模式図である。
【図２０】第３の実施の形態に係るＣｕ酸化物層形成工程の要部断面模式図である。
【図２１】第３の実施の形態に係るキャップ層形成工程の要部断面模式図である。
【図２２】半導体装置の一例の部分断面模式図である。
【符号の説明】
【００９８】
１ 半導体装置
２ 半導体基板
３ 素子分離絶縁膜
４ ＭＯＳトランジスタ
４ａ ゲート絶縁膜
４ｂ ゲート電極
４ｃ 側壁絶縁膜
４ｄ，４ｅ ソース・ドレイン領域
５，９，１５，１６，３２，３４，３５ 絶縁層
６，７ 導電プラグ
８，１４，２０，３３，４１ キャップ層
１０，１２，３１ 下層配線
１１，１３，１８，３０，３７，４３ バリア層
１７ 導電部
１７ａ ビア
１７ｂ 上層配線
１９，４３ 化合物層
３６ａ ビアホール
３６ｂ 配線溝
３７ａ 複合バリア層
３８ 第１導電層
３９ 第２導電層
４０ Ｃｕ酸化物層
４０ａ 化合物層
４２ 第２キャップ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１絶縁層に凹部を形成する工程と、
形成された前記凹部内に、第１元素を主成分とし第２元素を含有する導電部を形成する工程と、
形成された前記導電部の表面を清浄化する工程と、
清浄化された前記導電部の表面に、前記第１元素を含有する酸化物層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１元素は、Ｃｕであり、前記第２元素は、Ｍｎであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記酸化物層を、酸化性雰囲気下、８０℃以上２００℃未満の温度で前記導電部の表面を酸化することによって形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
形成された前記酸化物層を被覆する第２絶縁層を形成する工程と、
前記第２絶縁層で被覆された前記酸化物層に前記第２元素を含有させる工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記凹部内に、バリア層を介して、前記導電部を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記凹部内に、前記凹部の内壁と接して、前記導電部を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
第１絶縁層に凹部を形成する工程と、
形成された前記凹部内に、第１元素を主成分とし第２元素を含有する導電部を形成する工程と、
形成された前記導電部の表面を清浄化する工程と、
清浄化された前記導電部の表面に、前記第１元素を含有する酸化物層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１元素は、Ｃｕであり、前記第２元素は、Ｍｎであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記酸化物層を、酸化性雰囲気下、８０℃以上２００℃未満の温度で前記導電部の表面を酸化することによって形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
形成された前記酸化物層を被覆する第２絶縁層を形成する工程と、
前記第２絶縁層で被覆された前記酸化物層に前記第２元素を含有させる工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記凹部内に、バリア層を介して、前記導電部を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記凹部内に、前記凹部の内壁と接して、前記導電部を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１０−１５３５８２（Ｐ２０１０−１５３５８２Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３００１７（Ｐ２００８−３３００１７）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
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