半導体装置の製造方法
【課題】誘電率の比較的低い誘電体膜に、累積的に紫外線を含む光が照射されることに起因する不良の発生が抑制される半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】層間絶縁膜5上にLow−k膜9が形成される。次に、Low−k膜9に、所定のランプから発せられる紫外線を含む光が照射される。次に、Low−k膜9の開口部9a内にTiO2からなるバリア膜11と銅配線13が形成される。Low−k膜9上にSiCN膜15およびSiON膜17が形成される。次に、SiON膜17の上にLow−k膜19が形成される。そのLow−k膜19に、所定のランプから発せられる紫外線を含む光が照射される。
【解決手段】層間絶縁膜5上にLow−k膜9が形成される。次に、Low−k膜9に、所定のランプから発せられる紫外線を含む光が照射される。次に、Low−k膜9の開口部9a内にTiO2からなるバリア膜11と銅配線13が形成される。Low−k膜9上にSiCN膜15およびSiON膜17が形成される。次に、SiON膜17の上にLow−k膜19が形成される。そのLow−k膜19に、所定のランプから発せられる紫外線を含む光が照射される。
【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、低誘電率の絶縁膜を適用した半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
銅配線を適用した半導体装置では、層間絶縁膜として、比較的誘電率の低い絶縁膜が適用される。このような絶縁膜はLow−k膜と称されている。Low−k膜は機械的強度が比較的低いために、半導体装置の製造プロセスにおいては、所定のランプから発せられる紫外線をLow−k膜に照射することによって、Low−k膜の機械的強度を上げることが行われている(特許文献1参照)。
【0003】
銅配線が多層配線として形成される半導体装置では、積層されるLow−k膜に対応して紫外線の照射が行われることになる。このとき、上層に位置するLow−k膜に紫外線を照射する際に、下層に位置してすでに紫外線が照射されたLow−k膜にまでその紫外線が到達することがある。このため、下層に位置するLow−k膜ほど紫外線が累積的に照射されてLow−k膜が必要以上に収縮してしまう。その結果、銅配線の断線や膜剥がれの発生頻度が高くなることがある。
【0004】
このような不具合を解消するために、たとえば、特許文献2,3では、下層のLow−k膜と上層のLow−k膜との間にSiC膜等を介在させて紫外線を遮蔽する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−268356号公報
【特許文献2】特開2006−165573号公報
【特許文献3】特開2008−21800号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来の半導体装置では次のような問題点があった。上述した半導体装置では、紫外線を遮蔽するブロッキング膜として、SiC膜、SiCO膜、SiCN膜、SiN膜が提案されている。これらのブロッキング膜では、光の波長が約400nmから短くなるにしたがって、徐々に光を吸収する性質が強くなる。
【0007】
一方、Low−k膜の強度を上げるためにランプから発せられる光は、紫外線を含むブロードバンドの光であり、その波長域は約200〜600nmとされる。このため、SiC膜等のブロッキング膜では、ランプから発せられる光のうち比較的波長の長い光を遮蔽することができず、上層に位置するLow−k膜に光を照射する際に、すでに光が照射された下層のLow−k膜に光が累積的に照射されてしまうことがあった。その結果、銅配線が断線するなどの不良が発生することがあった。
【0008】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、誘電率の比較的低い誘電体膜に、紫外線を含む光が累積的に照射されることに起因する不良の発生が抑制される半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。半導体基板の主表面上に、所定の誘電率を有する第1誘電体膜を形成する。第1誘電体膜に、紫外線を含む所定の波長域の光を照射する。第1誘電体膜に第1溝を形成し、その第1溝に第1銅配線を形成する。第1銅配線を覆うように、第1誘電体膜上に拡散防止膜を形成する。拡散防止膜上に、所定の誘電率を有する第2誘電体膜を形成する。第2誘電体膜に、所定の波長域の光を照射する。第1誘電体膜を形成する工程と第2誘電体膜を形成する工程との間に、シリコン酸窒化(SiON)膜を形成する工程を備えている。
【発明の効果】
【0010】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、紫外線を含む所定の波長域の光が照射された第1誘電体膜の上にシリコン酸窒化膜が形成されていることで、第2誘電体膜に所定の波長域の光を照射する際に、その光がシリコン酸窒化膜により遮蔽される。これにより、すでに光が照射された第1誘電体膜に光が累積的に照射されるのを阻止することができる。その結果、第1誘電体膜に紫外線を含む光が累積的に照射されることに起因する銅配線の断線や膜剥がれ等の不良を抑制して半導体装置の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図2】同実施の形態において、図1に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図3】同実施の形態において、図2に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図4】同実施の形態において、図3に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図5】同実施の形態において、図4に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図6】同実施の形態において、図5に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図7】同実施の形態において、図6に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図8】同実施の形態において、ランプから発せされる紫外線を含む光の強度分布を示す図である。
【図9】同実施の形態において、SiCO膜、SiCN膜およびSiON膜のそれぞれの光消衰係数の波長依存性を示すグラフである。
【図10】同実施の形態において、半導体装置の累積故障率とLow−k膜への光の照射との関係を示すグラフである。
【図11】本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図12】同実施の形態において、図11に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図13】同実施の形態において、図12に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図14】同実施の形態において、図13に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図15】同実施の形態において、図14に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図16】同実施の形態において、図15に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図17】同実施の形態において、図16に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図18】本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図19】同実施の形態において、図18に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図20】同実施の形態において、図19に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図21】同実施の形態において、図20に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図22】同実施の形態において、図21に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図23】同実施の形態において、図22に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図24】同実施の形態において、図23に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図25】本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図26】同実施の形態において、図25に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図27】同実施の形態において、図26に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図28】同実施の形態において、図27に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図29】同実施の形態において、図28に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図30】同実施の形態において、図29に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図31】同実施の形態において、図30に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
実施の形態1
ここでは、ブロッキング膜として、SiON膜とSiCN膜の積層膜を備えた半導体装置の製造方法について説明する。図1に示すように、半導体基板1の主表面における所定の領域にゲート電極3が形成される。そのゲート電極3を覆うように、半導体基板1上に層間絶縁膜5が形成される。その層間絶縁膜5にゲート電極3を露出する開口部5aが形成される。その開口部5aにプラグ7が形成される。
【0013】
次に、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、層間絶縁膜5上に誘電率の低いLow−k膜9が形成される。次に、そのLow−k膜9の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜9に照射される。この処理はキュアと称される。
【0014】
次に、そのLow−k膜9の上に、配線溝等をパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。次に、そのレジストパターンをマスクとしてLow−k膜9にエッチングを施すことにより、図2に示すように、配線溝となる開口部9aが形成される。次に、その開口部9aの内壁を覆うように、Low−k膜9上にTiO2からなるバリア膜11(図3参照)が形成される。
【0015】
次に、開口部9aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、Low−k膜9の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、Low−k膜9の一部とが除去されて、図3に示すように、開口部9a内にTiO2からなるバリア膜11と銅配線13が形成される。次に、図4に示すように、プラズマCVD法によりLow−k膜9上にSiCN膜15が形成される。次に、プラズマCVD法により、そのSiCN膜15上にSiON膜17が形成される。
【0016】
次に、図5に示すように、プラズマCVD法により、SiON膜17の上に誘電率の低いLow−k膜19が形成される。次に、そのLow−k膜19の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜19に照射される。次に、Low−k膜19の上に、ヴィアをパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、Low−k膜19等にエッチングが施される。
【0017】
次に、Low−k膜19の上に、配線溝をパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、Low−k膜19等にエッチングが施される。そして、最後に、ヴィアの底に位置するSiON膜17およびSiCN膜15の部分がエッチバックにより除去される。こうして、図6に示すように、配線溝およびヴィアを含む開口部19aが形成される。
【0018】
なお、配線溝とヴィアのパターニングは、上述した順番と逆でもよい。また、ヴィアを形成した後に配線溝を形成する場合、エッチング条件を適切に設定して、配線溝を形成する際のエッチングによって、ヴィアの底に位置するSiON膜17およびSiCN膜15の部分を同時に除去し、エッチバックの工程を省略するようにしてもよい。
【0019】
次に、開口部19aの内壁を覆うように、Low−k膜19上にTiO2からなるバリア膜21(図7参照)が形成される。次に、開口部19aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、Low−k膜19の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、Low−k膜19の一部とが除去されて、図7に示すように、開口部19a内にバリア膜21および銅配線23が形成される。こうして、半導体装置における配線構造の主要部分が形成される。
【0020】
上述した半導体装置の製造方法では、紫外線を含む光を遮蔽するブロックキング膜として、SiCN膜15に加えてSiON膜17が形成されていることで、より広い波長域にわたってその光を遮蔽することができる。このことについて説明する。
【0021】
まず、ランプから発せられる光の強度分布(グラフ)を図8に示す。横軸は波長で、縦軸は相対強度である。図8に示すように、ランプから発せられる光の波長域は約200〜600nmであり、400nm以上の波長域の光が含まれている。
【0022】
次に、ブロッキング膜による光の吸収について説明する。ブロッキング膜として、SiCO膜、SiCN膜およびSiON膜のそれぞれの光消衰係数の波長依存性のグラフを図9に示す。図9に示すように、SiCO膜(△印)とSiCN膜(□印)は、400nm以下の波長域の光を吸収する性質を有しているが、400nm以上の波長域の光に対してはこれを吸収する性質を有していないことがわかる。一方、SiON膜(○印)は、400nm以下の波長域に加えて、600nmから400mnまでの波長域の光も吸収する性質を有していることがわかる。
【0023】
次に、銅配線の断線等の不具合とLow−k膜への光の照射との関係について説明する。図10は、発明者らによって評価された半導体装置の累積故障率とLow−k膜への光の照射との関係を示すグラフである。各グラフは、光を1回照射したLow−k膜と、光を3回照射したLow−k膜と、レファレンスとしての光を照射しないLow−k膜の3種類の試料についてそれぞれ評価された累積故障率を示す。横軸はライフタイムで配線の断線等の故障が発生するまでの時間に対応する。縦軸は累積故障率である。
【0024】
図10に示すように、Low−k膜に光を照射する回数が増えるにしたがって、より短い時間で配線が断線するなどして不良(故障)が発生していることがわかる。このことは、上層に位置するLow−k膜に光を照射する際に、すでに光が照射された下層のLow−k膜にも光が照射されてしまい、下層のLow−k膜に紫外線を含む光が累積的に照射されると、半導体装置の不良が発生しやすくなることを示す。
【0025】
その不良の原因として以下のようなことが考えられている。すなわち、Low−k膜に紫外線を含む光が累積的に照射されると、Low−k膜が必要以上に収縮して、Low−k膜と銅配線の間で剥がれが生じ、Low−k膜に銅配線を閉じ込めておくことが困難になる。また、SiCN膜(および/またはSiCO膜)も、紫外線を含む光を吸収して膜応力が変化する。これらの影響により、銅配線のマイグレーションが促進されて、銅配線が断線しやすくなると考えられる。
【0026】
上述した半導体装置の製造方法では、ブロッキング膜として、SiCN膜15に加えてSiON膜17が形成される。上述したように、SiON膜17は、600nmから400nnの波長域の光も吸収する性質を有している。このため、Low−k膜19に光を照射(図5参照)する際に、ランプから発せられる光のうち、SiCN膜15では遮蔽することができなかった400〜600nmの波長域の光がSiON膜17によって遮蔽されることになる。これにより、すでに光が照射されたLow−k膜9へ光が達するのを阻止することができ、より下層に位置するLow−k膜9に光が累積的に照射されるのを防止することができる。その結果、銅配線13の断線やLow−k膜9の剥がれ等の不良が抑制されて、半導体装置の寿命を延ばすことができる。
【0027】
SiCN膜15とSiCO膜17との積層膜によって、波長200nmの紫外線の約40%程度を遮蔽するには、積層膜の厚さは5nm程度必要になる。一方、SiCN膜15とSiON膜17との積層膜の膜厚が60nmを越えると、下層の銅配線13と上層の銅配線23との間の実効的な誘電率が上がることになる。このことから、SiCN膜15とSiON膜17との積層膜の膜厚は、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。
【0028】
また、銅配線の銅の拡散を防ぐバリア膜11として適用されているTiO2膜の性質として、TiO2膜に紫外線が照射されると疎水性が親水性になることが知られている。バリア膜11としてのTiO2膜が親水性になると、バリア膜に接触して形成される銅配線が腐食してしまうおそれがある。
【0029】
上述した半導体装置では、SiCN膜15とSiON膜17によって、より下層に位置するLow−k膜9に形成された銅配線13のバリア膜11にランプの光が照射されるのを阻止することができる。これにより、バリア膜11の疎水性が保持されて、銅配線13が腐食するのを防止することができる。また、そのバリア膜11としては、TiO2膜の他に、たとえば、タンタル(Ta)、タンタルナイトライド(TaN)、ルテニウム(Ru)、ルテニウムナイトライド(RuN)、チタン(Ti)等も適用が可能である。
【0030】
また、半導体装置において、隣接する銅配線間の電圧が変化したときに、電子が一方の銅配線から他方の銅配線へ向かって流れることがある。SiCN膜15は、この電子の流れを阻止して銅配線中の銅が染み出すのを抑制する機能も有している。
【0031】
実施の形態2
ここでは、ブロッキング膜として、SiON膜、SiCO膜およびSiCN膜の積層膜を備えた半導体装置の製造方法について説明する。まず、前述した図1に示す工程と同様の工程を経て、図11に示すように、Low−k膜9の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜9に照射される。
【0032】
次に、図12に示すように、Low−k膜9に配線溝となる開口部9aが形成される。次に、その開口部9aの内壁を覆うように、Low−k膜9上にTiO2からなるバリア膜11(図13参照)が形成される。次に、開口部9aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、Low−k膜9の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、Low−k膜9の一部とが除去されて、図13に示すように、開口部9a内にTiO2からなるバリア膜11と銅配線13が形成される。
【0033】
次に、図14に示すように、プラズマCVD法によりLow−k膜9上にSiCN膜15が形成される。次に、プラズマCVD法により、そのSiCN膜15上にSiCO膜25が形成される。次に、プラズマCVD法により、そのSiCO膜25上にSiON膜17が形成される。
【0034】
次に、図15に示すように、プラズマCVD法により、SiON膜17の上に誘電率の低いLow−k膜19が形成される。次に、そのLow−k膜19の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜19に照射される。次に、Low−k膜19の上に、ヴィアをパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、Low−k膜19等にエッチングが施される。
【0035】
次に、Low−k膜19の上に、配線溝をパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、Low−k膜19等にエッチングが施される。そして、最後に、ヴィアの底に位置するSiON膜17、SiCO膜25およびSiCN膜15の部分がエッチバックにより除去される。こうして、図16に示すように、配線溝およびヴィアを含む開口部19aが形成される。
【0036】
なお、エッチング条件を適切に設定して、配線溝を形成する際のエッチングによって、ヴィアの底に位置するSiON膜17、SiCO膜25およびSiCN膜15の部分を同時に除去し、エッチバックの工程を省略するようにしてもよい。
【0037】
次に、開口部19aの内壁を覆うように、Low−k膜19上にTiO2からなるバリア膜21(図17参照)が形成される。次に、開口部19aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、Low−k膜19の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、Low−k膜19の一部とが除去されて、図17に示すように、開口部19a内にバリア膜21および銅配線23が形成される。こうして、半導体装置における配線構造の主要部分が形成される。
【0038】
上述した半導体装置の製造方法では、紫外線を含む光を遮蔽するブロックキング膜の一つにSiON膜17が形成されていることで、Low−k膜19に光を照射(図15参照)する際に、ランプから発せられる光のうち、SiCN膜15等では遮蔽することができなかった400〜600nmの波長域の光がSiON膜17によって遮蔽されることになる。これにより、すでに光が照射されたLow−k膜9へ光が達するのを阻止することができ、より下層に位置するLow−k膜9に光が累積的に照射されるのを防止することができる。その結果、Low−k膜9に光が累積的に照射されることに起因する銅配線13の断線やLow−k膜9の剥がれ等が抑制されて、半導体装置の寿命を延ばすことができる。
【0039】
SiCN膜15、SiCO膜25およびSiON膜17の積層膜によって、波長200nmの紫外線の約40%程度を遮蔽するには、積層膜の厚さは5nm程度必要になる。一方、積層膜の膜厚が60nmを越えると、下層の銅配線13と上層の銅配線23との間の実効的な誘電率が上がることになる。このことから、SiCN膜15、SiCO膜25およびSiON膜17の積層膜の膜厚は、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。
【0040】
また、前述したように、そのSiON膜17等によって、より下層に位置するLow−k膜9に形成された銅配線13のバリア膜11にランプの光が照射されるのを阻止することができる。これにより、バリア膜11の疎水性が保持されて、銅配線13が腐食するのを防止することができる。前述したように、そのバリア膜11としては、TiO2膜の他に、たとえば、タンタル(Ta)、タンタルナイトライド(TaN)、ルテニウム(Ru)、ルテニウムナイトライド(RuN)、チタン(Ti)等も適用が可能である。
【0041】
さらに、上述した半導体装置では、ブロッキング膜としてSiCO膜25が形成されていることで、Low−k膜に配線を形成するためのレジストパターンと酸塩基反応を起こしてしまうアミンが、そのSiCO膜25に捉えられることになる。これにより、レジストパターン(特に、ヴィアの直上に位置するレジストパターンの部分)とアミンとが反応(ポイゾニング)して、Low−k膜に配線が良好に形成されなくなるのを阻止することができる。なお、このアミン(N)は、SiCN膜15を形成する際に、下地がアンモニアのプラズマの雰囲気に晒されてしまうことに起因すると考えられている。
【0042】
また、前述したように、ブロッキング膜としてSiCN膜15が形成されていることで、隣接する配線間の電子の流れを阻止して銅配線中の銅が染み出すのを抑制することができる。
【0043】
実施の形態3
ここでは、ブロッキング膜として、SiON膜、SiCO膜およびSiCN膜の積層膜を備えた他の半導体装置の製造方法について説明する。まず、前述した図1に示す工程と同様の工程を経て、図18に示すように、Low−k膜9の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜9に照射される。
【0044】
次に、図19に示すように、Low−k膜9に配線溝となる開口部9aが形成される。次に、その開口部9aの内壁を覆うように、Low−k膜9上にTiO2からなるバリア膜11(図20参照)が形成される。次に、開口部9aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、Low−k膜9の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、Low−k膜9の一部とが除去されて、図20に示すように、開口部9a内にTiO2からなるバリア膜11と銅配線13が形成される。
【0045】
次に、図21に示すように、プラズマCVD法によりLow−k膜9上にSiCN膜15が形成される。次に、プラズマCVD法により、そのSiCN膜15上にSiCO膜25が形成される。次に、図22に示すように、プラズマCVD法により、SiCO膜25上に誘電率の低いLow−k膜27が形成される。次に、プラズマCVD法により、Low−k膜27上にSiON膜17が形成される。このLow−k膜27に対しては、特に、紫外線を含む光を照射する必要はない。
【0046】
次に、プラズマCVD法により、SiON膜17の上に誘電率の低いLow−k膜29が形成される。次に、そのLow−k膜29の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜29に照射される。
【0047】
次に、Low−k膜29の上に、ヴィアをパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、Low−k膜29等にエッチングが施される。次に、Low−k膜29の上に、配線溝をパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、Low−k膜29等にエッチングが施される。そして、最後に、ヴィアの底に位置するSiCO膜25およびSiCN膜15の部分がエッチバックにより除去される。こうして、図23に示すように、配線溝およびヴィアを含む開口部29aが形成される。
【0048】
このとき、SiON膜17はエッチングストッパとして用いられることによって配線溝が形成される。また、エッチング条件を適切に設定して、配線溝を形成する際のエッチングによって、ヴィアの底に位置するSiCO膜25およびSiCN膜15の部分を同時に除去し、エッチバックの工程を省略するようにしてもよい。さらに、ヴィアの底に位置するSiCO膜25およびSiCN膜15の部分を除去する際に、配線溝の底に位置するSiON膜17の部分も、同時にエッチングにより全て除去するようにしてもよい。この場合、誘電率の比較的高いSiON膜17が全て除去されることで、配線の実効誘電率を下げることができる。
【0049】
次に、開口部29aの内壁を覆うように、Low−k膜29上にTiO2からなるバリア膜21(図24参照)が形成される。次に、開口部29aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、Low−k膜29の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、Low−k膜29の一部とが除去されて、図24に示すように、開口部29a内にバリア膜21および銅配線23が形成される。こうして、半導体装置における配線構造の主要部分が形成される。
【0050】
上述した半導体装置では、紫外線を含む光を遮蔽するブロックキング膜としてSiON膜17が形成されていることで、Low−k膜29に光を照射(図22参照)する際に、ランプから発せられる光のうち、400〜600nmの波長域の光もSiON膜17によって遮蔽されることになる。これにより、すでに光が照射されたLow−k膜9へ光が達するのを阻止することができ、より下層に位置するLow−k膜9に光が累積的に照射されるのを防止することができる。その結果、Low−k膜9に光が累積的に照射されることに起因する銅配線13の断線やLow−k膜9の剥がれ等が抑制されて、半導体装置の寿命を延ばすことができる。
【0051】
また、Low−k膜29に開口部29aを形成する際に、Low−k膜29の下に位置するSiON膜17がエッチングストッパとしての機能を果たし、開口部29aのうち配線溝となる部分に形成される銅配線23の高さを所望の高さに設定することができる。さらに、SiCO膜25とSiON膜17との間に形成されるLow−k膜27には、紫外線を含む光を照射する必要はなく、Low−k膜27を弾性率の高い膜として形成することで、半導体装置の全体的な機械的強度を向上させることができる。
【0052】
具体的には、Low−k膜27のヤング率をLow−k膜29のヤング率よりも高くすることが好ましい。この場合には、Low−k膜27の誘電率はLow−k膜29の誘電率よりも高くなり、Low−k膜27の誘電率は約〜3程度になり、Low−k膜29の誘電率は2〜2.7程度になる。
【0053】
さらに、上述した半導体装置では、ブロッキング膜としてSiCO膜25が形成されていることで、Low−k膜に配線を形成するためのレジストパターンと酸塩基反応を起こしてしまうアミンが、そのSiCO膜25に捉えられることになる。これにより、レジストパターン(特に、ヴィアの直上に位置するレジストパターンの部分)とアミンとが反応(ポイゾニング)して、Low−k膜に配線が良好に形成されなくなるのを阻止することができる。なお、このアミン(N)は、SiCN膜15を形成する際に、下地がアンモニアのプラズマの雰囲気に晒されてしまうことに起因すると考えられている。
【0054】
SiCN膜15およびSiCO膜25の積層膜によって、波長200nmの紫外線の約40%程度を遮蔽するには、積層膜の厚さは5nm程度必要になる。一方、積層膜の膜厚が60nmを越えると、下層の銅配線13と上層の銅配線23との間の実効的な誘電率が上がることになる。このことから、SiCN膜15およびSiCO膜25の積層膜の膜厚は、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。また、特に、SiCO膜25を省いてもよく、この場合には、SiCN膜15の膜厚は、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。
【0055】
さらに、SiON膜17の膜厚は、波長200nmの紫外線の約40%程度を遮蔽するためと、銅配線を形成する際の研磨のばらつきを吸収するために、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。
【0056】
また、前述したように、SiON膜17等によって、より下層に位置するLow−k膜9に形成された銅配線13のバリア膜11にランプの光が照射されるのを阻止することができ、バリア膜11の疎水性が保持されて、銅配線13が腐食するのを防止することができる。前述したように、そのバリア膜11としては、TiO2膜の他に、たとえば、タンタル(Ta)、タンタルナイトライド(TaN)、ルテニウム(Ru)、ルテニウムナイトライド(RuN)、チタン(Ti)等も適用が可能である。
【0057】
実施の形態4
ここでは、ブロッキング膜として、SiON膜、SiCO膜およびSiCN膜の積層膜を備えた、さらに他の半導体装置の製造方法について説明する。まず、前述した図1に示す工程と同様の工程を経て、図25に示すように、Low−k膜9の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜9に照射される。
【0058】
次に、プラズマCVD法により、Low−k膜9上にSiON膜17(図26参照)が形成される。次に、そのSiON膜の上に、配線溝をパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、SiON膜17およびLow−k膜9にエッチングを施すことにより、図26に示すように、開口部9aが形成される。
【0059】
次に、開口部9aの内壁面を覆うようにTiO2からなるバリア膜11(図27参照)が形成される。次に、開口部9aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、SiON膜17の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、SiON膜17の一部とが除去されて、図27に示すように、開口部9a内にTiO2からなるバリア膜11と銅配線13が形成される。
【0060】
次に、図28に示すように、プラズマCVD法により、SiON膜17を覆うようにSiCN膜15が形成される。次に、プラズマCVD法により、そのSiCN膜15上にSiCO膜25が形成される。次に、図29に示すように、プラズマCVD法により、SiCO膜25の上に誘電率の低いLow−k膜19が形成される。次に、そのLow−k膜19の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜19に照射される。
【0061】
次に、プラズマCVD法により、Low−k膜19の上にSiON膜31(図30参照)が形成される。次に、SiON膜31の上に、ヴィアをパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、SiON膜31等にエッチングが施される。次に、SiON膜31の上に、配線溝をパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、SiON膜31等にエッチングが施される。そして、最後に、ヴィアの底に位置するSiCO膜25およびSiCN膜15の部分がエッチバックにより除去される。こうして、図30に示すように、配線溝およびヴィアを含む開口部19aが形成される。
【0062】
また、エッチング条件を適切に設定して、配線溝を形成する際のエッチングによって、ヴィアの底に位置するSiCO膜25およびSiCN膜15の部分を同時に除去し、エッチバックの工程を省略するようにしてもよい。さらに、エッチバックにより、ヴィアの底に位置するSiCO膜25およびSiCN膜15の部分を除去する際に、Low−k膜19上に位置するSiON膜31の部分も一部除去されることになる。
【0063】
次に、開口部19aの内壁を覆うように、SiON膜31の上にTiO2からなるバリア膜21(図31参照)が形成される。次に、開口部19aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、SiON膜31の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、SiON膜31の一部とが除去されて、図31に示すように、開口部19a内にバリア膜21および銅配線23が形成される。こうして、半導体装置における配線構造の主要部分が形成される。
【0064】
上述した半導体装置の製造方法では、紫外線を含む光を遮蔽するブロックキング膜としてSiON膜17が形成されていることで、Low−k膜19に光を照射(図29参照)する際に、ランプから発せられる光のうち、400〜600nmの波長域の光もSiON膜17によって遮蔽されることになる。これにより、すでに光が照射されたLow−k膜9へ光が達するのを阻止することができ、より下層に位置するLow−k膜9に光が累積的に照射されるのを防止することができる。その結果、Low−k膜9に光が累積的に照射されることに起因する銅配線13の断線やLow−k膜9の剥がれ等が抑制されて、半導体装置の寿命を延ばすことができる。
【0065】
さらに、上述した半導体装置では、ブロッキング膜としてSiCO膜25が形成されていることで、Low−k膜に配線を形成するためのレジストパターンと酸塩基反応を起こしてしまうアミンが、そのSiCO膜25に捉えられることになる。これにより、レジストパターン(特に、ヴィアの直上に位置するレジストパターンの部分)とアミンとが反応(ポイゾニング)して、Low−k膜に配線が良好に形成されなくなるのを阻止することができる。なお、前述したように、このアミン(N)は、SiCN膜15を形成する際に、下地がアンモニアのプラズマの雰囲気に晒されてしまうことに起因すると考えられている。
【0066】
また、SiON膜17の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、SiON膜17の一部とが除去される化学的機械研磨処理では、SiON膜17がエッチングストッパとなる。Low−k膜9は比較的強度が低く、化学的機械研磨処理によってダメージを受けることもあるが、SiON膜17が形成されていることで、このダメージを抑制することができる。さらに、SiON膜31の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、SiON膜31の一部とが除去される化学的機械研磨処理では、SiON膜31がエッチングストッパとなる。Low−k膜19も比較的強度が低く、化学的機械研磨処理によってダメージを受けることもあるが、SiON膜31が形成されていることで、このダメージを抑制することができる。
【0067】
そのSiON膜17の膜厚は、波長200nmの紫外線の約40%程度を遮蔽するためと、銅配線を形成する際の研磨のばらつきを吸収するために、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。
【0068】
また、SiCN膜15およびSiCO膜25の積層膜によって、波長200nmの紫外線の約40%程度を遮蔽するには、積層膜の厚さは5nm程度必要になる。一方、積層膜の膜厚が60nmを越えると、下層の銅配線13と上層の銅配線23との間の実効的な誘電率が上がることになる。このことから、SiCN膜15およびSiCO膜25の積層膜の膜厚は、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。また、特に、SiCO膜25を省いてもよく、この場合には、SiCN膜15の膜厚は、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。
【0069】
バリア膜11としては、TiO2膜を例に挙げて説明したが、この他に、たとえば、タンタル(Ta)、タンタルナイトライド(TaN)、ルテニウム(Ru)、ルテニウムナイトライド(RuN)、チタン(Ti)等も適用が可能である。
【0070】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0071】
本発明は、Low−k膜と銅配線を適用した半導体装置の製造方法に有効に利用される。
【符号の説明】
【0072】
1 半導体基板、3 ゲート電極部、5 層間絶縁膜、5a 開口部、7 プラグ、9 Low−k膜、9a 開口部、11 バリア膜、13 銅配線、15 SiCN膜、17 SiON膜、19 Low−k膜、19a 開口部、21 バリア膜、23 銅配線、25 SiCO膜、27 Low−k膜、29 Low−k膜、29a 開口部、31 SiON膜。
【技術分野】
【0001】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、低誘電率の絶縁膜を適用した半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
銅配線を適用した半導体装置では、層間絶縁膜として、比較的誘電率の低い絶縁膜が適用される。このような絶縁膜はLow−k膜と称されている。Low−k膜は機械的強度が比較的低いために、半導体装置の製造プロセスにおいては、所定のランプから発せられる紫外線をLow−k膜に照射することによって、Low−k膜の機械的強度を上げることが行われている(特許文献1参照)。
【0003】
銅配線が多層配線として形成される半導体装置では、積層されるLow−k膜に対応して紫外線の照射が行われることになる。このとき、上層に位置するLow−k膜に紫外線を照射する際に、下層に位置してすでに紫外線が照射されたLow−k膜にまでその紫外線が到達することがある。このため、下層に位置するLow−k膜ほど紫外線が累積的に照射されてLow−k膜が必要以上に収縮してしまう。その結果、銅配線の断線や膜剥がれの発生頻度が高くなることがある。
【0004】
このような不具合を解消するために、たとえば、特許文献2,3では、下層のLow−k膜と上層のLow−k膜との間にSiC膜等を介在させて紫外線を遮蔽する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−268356号公報
【特許文献2】特開2006−165573号公報
【特許文献3】特開2008−21800号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来の半導体装置では次のような問題点があった。上述した半導体装置では、紫外線を遮蔽するブロッキング膜として、SiC膜、SiCO膜、SiCN膜、SiN膜が提案されている。これらのブロッキング膜では、光の波長が約400nmから短くなるにしたがって、徐々に光を吸収する性質が強くなる。
【0007】
一方、Low−k膜の強度を上げるためにランプから発せられる光は、紫外線を含むブロードバンドの光であり、その波長域は約200〜600nmとされる。このため、SiC膜等のブロッキング膜では、ランプから発せられる光のうち比較的波長の長い光を遮蔽することができず、上層に位置するLow−k膜に光を照射する際に、すでに光が照射された下層のLow−k膜に光が累積的に照射されてしまうことがあった。その結果、銅配線が断線するなどの不良が発生することがあった。
【0008】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、誘電率の比較的低い誘電体膜に、紫外線を含む光が累積的に照射されることに起因する不良の発生が抑制される半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。半導体基板の主表面上に、所定の誘電率を有する第1誘電体膜を形成する。第1誘電体膜に、紫外線を含む所定の波長域の光を照射する。第1誘電体膜に第1溝を形成し、その第1溝に第1銅配線を形成する。第1銅配線を覆うように、第1誘電体膜上に拡散防止膜を形成する。拡散防止膜上に、所定の誘電率を有する第2誘電体膜を形成する。第2誘電体膜に、所定の波長域の光を照射する。第1誘電体膜を形成する工程と第2誘電体膜を形成する工程との間に、シリコン酸窒化(SiON)膜を形成する工程を備えている。
【発明の効果】
【0010】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、紫外線を含む所定の波長域の光が照射された第1誘電体膜の上にシリコン酸窒化膜が形成されていることで、第2誘電体膜に所定の波長域の光を照射する際に、その光がシリコン酸窒化膜により遮蔽される。これにより、すでに光が照射された第1誘電体膜に光が累積的に照射されるのを阻止することができる。その結果、第1誘電体膜に紫外線を含む光が累積的に照射されることに起因する銅配線の断線や膜剥がれ等の不良を抑制して半導体装置の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図2】同実施の形態において、図1に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図3】同実施の形態において、図2に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図4】同実施の形態において、図3に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図5】同実施の形態において、図4に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図6】同実施の形態において、図5に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図7】同実施の形態において、図6に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図8】同実施の形態において、ランプから発せされる紫外線を含む光の強度分布を示す図である。
【図9】同実施の形態において、SiCO膜、SiCN膜およびSiON膜のそれぞれの光消衰係数の波長依存性を示すグラフである。
【図10】同実施の形態において、半導体装置の累積故障率とLow−k膜への光の照射との関係を示すグラフである。
【図11】本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図12】同実施の形態において、図11に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図13】同実施の形態において、図12に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図14】同実施の形態において、図13に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図15】同実施の形態において、図14に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図16】同実施の形態において、図15に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図17】同実施の形態において、図16に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図18】本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図19】同実施の形態において、図18に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図20】同実施の形態において、図19に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図21】同実施の形態において、図20に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図22】同実施の形態において、図21に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図23】同実施の形態において、図22に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図24】同実施の形態において、図23に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図25】本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図26】同実施の形態において、図25に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図27】同実施の形態において、図26に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図28】同実施の形態において、図27に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図29】同実施の形態において、図28に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図30】同実施の形態において、図29に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図31】同実施の形態において、図30に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
実施の形態1
ここでは、ブロッキング膜として、SiON膜とSiCN膜の積層膜を備えた半導体装置の製造方法について説明する。図1に示すように、半導体基板1の主表面における所定の領域にゲート電極3が形成される。そのゲート電極3を覆うように、半導体基板1上に層間絶縁膜5が形成される。その層間絶縁膜5にゲート電極3を露出する開口部5aが形成される。その開口部5aにプラグ7が形成される。
【0013】
次に、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、層間絶縁膜5上に誘電率の低いLow−k膜9が形成される。次に、そのLow−k膜9の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜9に照射される。この処理はキュアと称される。
【0014】
次に、そのLow−k膜9の上に、配線溝等をパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。次に、そのレジストパターンをマスクとしてLow−k膜9にエッチングを施すことにより、図2に示すように、配線溝となる開口部9aが形成される。次に、その開口部9aの内壁を覆うように、Low−k膜9上にTiO2からなるバリア膜11(図3参照)が形成される。
【0015】
次に、開口部9aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、Low−k膜9の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、Low−k膜9の一部とが除去されて、図3に示すように、開口部9a内にTiO2からなるバリア膜11と銅配線13が形成される。次に、図4に示すように、プラズマCVD法によりLow−k膜9上にSiCN膜15が形成される。次に、プラズマCVD法により、そのSiCN膜15上にSiON膜17が形成される。
【0016】
次に、図5に示すように、プラズマCVD法により、SiON膜17の上に誘電率の低いLow−k膜19が形成される。次に、そのLow−k膜19の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜19に照射される。次に、Low−k膜19の上に、ヴィアをパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、Low−k膜19等にエッチングが施される。
【0017】
次に、Low−k膜19の上に、配線溝をパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、Low−k膜19等にエッチングが施される。そして、最後に、ヴィアの底に位置するSiON膜17およびSiCN膜15の部分がエッチバックにより除去される。こうして、図6に示すように、配線溝およびヴィアを含む開口部19aが形成される。
【0018】
なお、配線溝とヴィアのパターニングは、上述した順番と逆でもよい。また、ヴィアを形成した後に配線溝を形成する場合、エッチング条件を適切に設定して、配線溝を形成する際のエッチングによって、ヴィアの底に位置するSiON膜17およびSiCN膜15の部分を同時に除去し、エッチバックの工程を省略するようにしてもよい。
【0019】
次に、開口部19aの内壁を覆うように、Low−k膜19上にTiO2からなるバリア膜21(図7参照)が形成される。次に、開口部19aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、Low−k膜19の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、Low−k膜19の一部とが除去されて、図7に示すように、開口部19a内にバリア膜21および銅配線23が形成される。こうして、半導体装置における配線構造の主要部分が形成される。
【0020】
上述した半導体装置の製造方法では、紫外線を含む光を遮蔽するブロックキング膜として、SiCN膜15に加えてSiON膜17が形成されていることで、より広い波長域にわたってその光を遮蔽することができる。このことについて説明する。
【0021】
まず、ランプから発せられる光の強度分布(グラフ)を図8に示す。横軸は波長で、縦軸は相対強度である。図8に示すように、ランプから発せられる光の波長域は約200〜600nmであり、400nm以上の波長域の光が含まれている。
【0022】
次に、ブロッキング膜による光の吸収について説明する。ブロッキング膜として、SiCO膜、SiCN膜およびSiON膜のそれぞれの光消衰係数の波長依存性のグラフを図9に示す。図9に示すように、SiCO膜(△印)とSiCN膜(□印)は、400nm以下の波長域の光を吸収する性質を有しているが、400nm以上の波長域の光に対してはこれを吸収する性質を有していないことがわかる。一方、SiON膜(○印)は、400nm以下の波長域に加えて、600nmから400mnまでの波長域の光も吸収する性質を有していることがわかる。
【0023】
次に、銅配線の断線等の不具合とLow−k膜への光の照射との関係について説明する。図10は、発明者らによって評価された半導体装置の累積故障率とLow−k膜への光の照射との関係を示すグラフである。各グラフは、光を1回照射したLow−k膜と、光を3回照射したLow−k膜と、レファレンスとしての光を照射しないLow−k膜の3種類の試料についてそれぞれ評価された累積故障率を示す。横軸はライフタイムで配線の断線等の故障が発生するまでの時間に対応する。縦軸は累積故障率である。
【0024】
図10に示すように、Low−k膜に光を照射する回数が増えるにしたがって、より短い時間で配線が断線するなどして不良(故障)が発生していることがわかる。このことは、上層に位置するLow−k膜に光を照射する際に、すでに光が照射された下層のLow−k膜にも光が照射されてしまい、下層のLow−k膜に紫外線を含む光が累積的に照射されると、半導体装置の不良が発生しやすくなることを示す。
【0025】
その不良の原因として以下のようなことが考えられている。すなわち、Low−k膜に紫外線を含む光が累積的に照射されると、Low−k膜が必要以上に収縮して、Low−k膜と銅配線の間で剥がれが生じ、Low−k膜に銅配線を閉じ込めておくことが困難になる。また、SiCN膜(および/またはSiCO膜)も、紫外線を含む光を吸収して膜応力が変化する。これらの影響により、銅配線のマイグレーションが促進されて、銅配線が断線しやすくなると考えられる。
【0026】
上述した半導体装置の製造方法では、ブロッキング膜として、SiCN膜15に加えてSiON膜17が形成される。上述したように、SiON膜17は、600nmから400nnの波長域の光も吸収する性質を有している。このため、Low−k膜19に光を照射(図5参照)する際に、ランプから発せられる光のうち、SiCN膜15では遮蔽することができなかった400〜600nmの波長域の光がSiON膜17によって遮蔽されることになる。これにより、すでに光が照射されたLow−k膜9へ光が達するのを阻止することができ、より下層に位置するLow−k膜9に光が累積的に照射されるのを防止することができる。その結果、銅配線13の断線やLow−k膜9の剥がれ等の不良が抑制されて、半導体装置の寿命を延ばすことができる。
【0027】
SiCN膜15とSiCO膜17との積層膜によって、波長200nmの紫外線の約40%程度を遮蔽するには、積層膜の厚さは5nm程度必要になる。一方、SiCN膜15とSiON膜17との積層膜の膜厚が60nmを越えると、下層の銅配線13と上層の銅配線23との間の実効的な誘電率が上がることになる。このことから、SiCN膜15とSiON膜17との積層膜の膜厚は、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。
【0028】
また、銅配線の銅の拡散を防ぐバリア膜11として適用されているTiO2膜の性質として、TiO2膜に紫外線が照射されると疎水性が親水性になることが知られている。バリア膜11としてのTiO2膜が親水性になると、バリア膜に接触して形成される銅配線が腐食してしまうおそれがある。
【0029】
上述した半導体装置では、SiCN膜15とSiON膜17によって、より下層に位置するLow−k膜9に形成された銅配線13のバリア膜11にランプの光が照射されるのを阻止することができる。これにより、バリア膜11の疎水性が保持されて、銅配線13が腐食するのを防止することができる。また、そのバリア膜11としては、TiO2膜の他に、たとえば、タンタル(Ta)、タンタルナイトライド(TaN)、ルテニウム(Ru)、ルテニウムナイトライド(RuN)、チタン(Ti)等も適用が可能である。
【0030】
また、半導体装置において、隣接する銅配線間の電圧が変化したときに、電子が一方の銅配線から他方の銅配線へ向かって流れることがある。SiCN膜15は、この電子の流れを阻止して銅配線中の銅が染み出すのを抑制する機能も有している。
【0031】
実施の形態2
ここでは、ブロッキング膜として、SiON膜、SiCO膜およびSiCN膜の積層膜を備えた半導体装置の製造方法について説明する。まず、前述した図1に示す工程と同様の工程を経て、図11に示すように、Low−k膜9の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜9に照射される。
【0032】
次に、図12に示すように、Low−k膜9に配線溝となる開口部9aが形成される。次に、その開口部9aの内壁を覆うように、Low−k膜9上にTiO2からなるバリア膜11(図13参照)が形成される。次に、開口部9aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、Low−k膜9の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、Low−k膜9の一部とが除去されて、図13に示すように、開口部9a内にTiO2からなるバリア膜11と銅配線13が形成される。
【0033】
次に、図14に示すように、プラズマCVD法によりLow−k膜9上にSiCN膜15が形成される。次に、プラズマCVD法により、そのSiCN膜15上にSiCO膜25が形成される。次に、プラズマCVD法により、そのSiCO膜25上にSiON膜17が形成される。
【0034】
次に、図15に示すように、プラズマCVD法により、SiON膜17の上に誘電率の低いLow−k膜19が形成される。次に、そのLow−k膜19の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜19に照射される。次に、Low−k膜19の上に、ヴィアをパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、Low−k膜19等にエッチングが施される。
【0035】
次に、Low−k膜19の上に、配線溝をパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、Low−k膜19等にエッチングが施される。そして、最後に、ヴィアの底に位置するSiON膜17、SiCO膜25およびSiCN膜15の部分がエッチバックにより除去される。こうして、図16に示すように、配線溝およびヴィアを含む開口部19aが形成される。
【0036】
なお、エッチング条件を適切に設定して、配線溝を形成する際のエッチングによって、ヴィアの底に位置するSiON膜17、SiCO膜25およびSiCN膜15の部分を同時に除去し、エッチバックの工程を省略するようにしてもよい。
【0037】
次に、開口部19aの内壁を覆うように、Low−k膜19上にTiO2からなるバリア膜21(図17参照)が形成される。次に、開口部19aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、Low−k膜19の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、Low−k膜19の一部とが除去されて、図17に示すように、開口部19a内にバリア膜21および銅配線23が形成される。こうして、半導体装置における配線構造の主要部分が形成される。
【0038】
上述した半導体装置の製造方法では、紫外線を含む光を遮蔽するブロックキング膜の一つにSiON膜17が形成されていることで、Low−k膜19に光を照射(図15参照)する際に、ランプから発せられる光のうち、SiCN膜15等では遮蔽することができなかった400〜600nmの波長域の光がSiON膜17によって遮蔽されることになる。これにより、すでに光が照射されたLow−k膜9へ光が達するのを阻止することができ、より下層に位置するLow−k膜9に光が累積的に照射されるのを防止することができる。その結果、Low−k膜9に光が累積的に照射されることに起因する銅配線13の断線やLow−k膜9の剥がれ等が抑制されて、半導体装置の寿命を延ばすことができる。
【0039】
SiCN膜15、SiCO膜25およびSiON膜17の積層膜によって、波長200nmの紫外線の約40%程度を遮蔽するには、積層膜の厚さは5nm程度必要になる。一方、積層膜の膜厚が60nmを越えると、下層の銅配線13と上層の銅配線23との間の実効的な誘電率が上がることになる。このことから、SiCN膜15、SiCO膜25およびSiON膜17の積層膜の膜厚は、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。
【0040】
また、前述したように、そのSiON膜17等によって、より下層に位置するLow−k膜9に形成された銅配線13のバリア膜11にランプの光が照射されるのを阻止することができる。これにより、バリア膜11の疎水性が保持されて、銅配線13が腐食するのを防止することができる。前述したように、そのバリア膜11としては、TiO2膜の他に、たとえば、タンタル(Ta)、タンタルナイトライド(TaN)、ルテニウム(Ru)、ルテニウムナイトライド(RuN)、チタン(Ti)等も適用が可能である。
【0041】
さらに、上述した半導体装置では、ブロッキング膜としてSiCO膜25が形成されていることで、Low−k膜に配線を形成するためのレジストパターンと酸塩基反応を起こしてしまうアミンが、そのSiCO膜25に捉えられることになる。これにより、レジストパターン(特に、ヴィアの直上に位置するレジストパターンの部分)とアミンとが反応(ポイゾニング)して、Low−k膜に配線が良好に形成されなくなるのを阻止することができる。なお、このアミン(N)は、SiCN膜15を形成する際に、下地がアンモニアのプラズマの雰囲気に晒されてしまうことに起因すると考えられている。
【0042】
また、前述したように、ブロッキング膜としてSiCN膜15が形成されていることで、隣接する配線間の電子の流れを阻止して銅配線中の銅が染み出すのを抑制することができる。
【0043】
実施の形態3
ここでは、ブロッキング膜として、SiON膜、SiCO膜およびSiCN膜の積層膜を備えた他の半導体装置の製造方法について説明する。まず、前述した図1に示す工程と同様の工程を経て、図18に示すように、Low−k膜9の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜9に照射される。
【0044】
次に、図19に示すように、Low−k膜9に配線溝となる開口部9aが形成される。次に、その開口部9aの内壁を覆うように、Low−k膜9上にTiO2からなるバリア膜11(図20参照)が形成される。次に、開口部9aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、Low−k膜9の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、Low−k膜9の一部とが除去されて、図20に示すように、開口部9a内にTiO2からなるバリア膜11と銅配線13が形成される。
【0045】
次に、図21に示すように、プラズマCVD法によりLow−k膜9上にSiCN膜15が形成される。次に、プラズマCVD法により、そのSiCN膜15上にSiCO膜25が形成される。次に、図22に示すように、プラズマCVD法により、SiCO膜25上に誘電率の低いLow−k膜27が形成される。次に、プラズマCVD法により、Low−k膜27上にSiON膜17が形成される。このLow−k膜27に対しては、特に、紫外線を含む光を照射する必要はない。
【0046】
次に、プラズマCVD法により、SiON膜17の上に誘電率の低いLow−k膜29が形成される。次に、そのLow−k膜29の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜29に照射される。
【0047】
次に、Low−k膜29の上に、ヴィアをパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、Low−k膜29等にエッチングが施される。次に、Low−k膜29の上に、配線溝をパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、Low−k膜29等にエッチングが施される。そして、最後に、ヴィアの底に位置するSiCO膜25およびSiCN膜15の部分がエッチバックにより除去される。こうして、図23に示すように、配線溝およびヴィアを含む開口部29aが形成される。
【0048】
このとき、SiON膜17はエッチングストッパとして用いられることによって配線溝が形成される。また、エッチング条件を適切に設定して、配線溝を形成する際のエッチングによって、ヴィアの底に位置するSiCO膜25およびSiCN膜15の部分を同時に除去し、エッチバックの工程を省略するようにしてもよい。さらに、ヴィアの底に位置するSiCO膜25およびSiCN膜15の部分を除去する際に、配線溝の底に位置するSiON膜17の部分も、同時にエッチングにより全て除去するようにしてもよい。この場合、誘電率の比較的高いSiON膜17が全て除去されることで、配線の実効誘電率を下げることができる。
【0049】
次に、開口部29aの内壁を覆うように、Low−k膜29上にTiO2からなるバリア膜21(図24参照)が形成される。次に、開口部29aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、Low−k膜29の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、Low−k膜29の一部とが除去されて、図24に示すように、開口部29a内にバリア膜21および銅配線23が形成される。こうして、半導体装置における配線構造の主要部分が形成される。
【0050】
上述した半導体装置では、紫外線を含む光を遮蔽するブロックキング膜としてSiON膜17が形成されていることで、Low−k膜29に光を照射(図22参照)する際に、ランプから発せられる光のうち、400〜600nmの波長域の光もSiON膜17によって遮蔽されることになる。これにより、すでに光が照射されたLow−k膜9へ光が達するのを阻止することができ、より下層に位置するLow−k膜9に光が累積的に照射されるのを防止することができる。その結果、Low−k膜9に光が累積的に照射されることに起因する銅配線13の断線やLow−k膜9の剥がれ等が抑制されて、半導体装置の寿命を延ばすことができる。
【0051】
また、Low−k膜29に開口部29aを形成する際に、Low−k膜29の下に位置するSiON膜17がエッチングストッパとしての機能を果たし、開口部29aのうち配線溝となる部分に形成される銅配線23の高さを所望の高さに設定することができる。さらに、SiCO膜25とSiON膜17との間に形成されるLow−k膜27には、紫外線を含む光を照射する必要はなく、Low−k膜27を弾性率の高い膜として形成することで、半導体装置の全体的な機械的強度を向上させることができる。
【0052】
具体的には、Low−k膜27のヤング率をLow−k膜29のヤング率よりも高くすることが好ましい。この場合には、Low−k膜27の誘電率はLow−k膜29の誘電率よりも高くなり、Low−k膜27の誘電率は約〜3程度になり、Low−k膜29の誘電率は2〜2.7程度になる。
【0053】
さらに、上述した半導体装置では、ブロッキング膜としてSiCO膜25が形成されていることで、Low−k膜に配線を形成するためのレジストパターンと酸塩基反応を起こしてしまうアミンが、そのSiCO膜25に捉えられることになる。これにより、レジストパターン(特に、ヴィアの直上に位置するレジストパターンの部分)とアミンとが反応(ポイゾニング)して、Low−k膜に配線が良好に形成されなくなるのを阻止することができる。なお、このアミン(N)は、SiCN膜15を形成する際に、下地がアンモニアのプラズマの雰囲気に晒されてしまうことに起因すると考えられている。
【0054】
SiCN膜15およびSiCO膜25の積層膜によって、波長200nmの紫外線の約40%程度を遮蔽するには、積層膜の厚さは5nm程度必要になる。一方、積層膜の膜厚が60nmを越えると、下層の銅配線13と上層の銅配線23との間の実効的な誘電率が上がることになる。このことから、SiCN膜15およびSiCO膜25の積層膜の膜厚は、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。また、特に、SiCO膜25を省いてもよく、この場合には、SiCN膜15の膜厚は、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。
【0055】
さらに、SiON膜17の膜厚は、波長200nmの紫外線の約40%程度を遮蔽するためと、銅配線を形成する際の研磨のばらつきを吸収するために、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。
【0056】
また、前述したように、SiON膜17等によって、より下層に位置するLow−k膜9に形成された銅配線13のバリア膜11にランプの光が照射されるのを阻止することができ、バリア膜11の疎水性が保持されて、銅配線13が腐食するのを防止することができる。前述したように、そのバリア膜11としては、TiO2膜の他に、たとえば、タンタル(Ta)、タンタルナイトライド(TaN)、ルテニウム(Ru)、ルテニウムナイトライド(RuN)、チタン(Ti)等も適用が可能である。
【0057】
実施の形態4
ここでは、ブロッキング膜として、SiON膜、SiCO膜およびSiCN膜の積層膜を備えた、さらに他の半導体装置の製造方法について説明する。まず、前述した図1に示す工程と同様の工程を経て、図25に示すように、Low−k膜9の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜9に照射される。
【0058】
次に、プラズマCVD法により、Low−k膜9上にSiON膜17(図26参照)が形成される。次に、そのSiON膜の上に、配線溝をパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、SiON膜17およびLow−k膜9にエッチングを施すことにより、図26に示すように、開口部9aが形成される。
【0059】
次に、開口部9aの内壁面を覆うようにTiO2からなるバリア膜11(図27参照)が形成される。次に、開口部9aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、SiON膜17の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、SiON膜17の一部とが除去されて、図27に示すように、開口部9a内にTiO2からなるバリア膜11と銅配線13が形成される。
【0060】
次に、図28に示すように、プラズマCVD法により、SiON膜17を覆うようにSiCN膜15が形成される。次に、プラズマCVD法により、そのSiCN膜15上にSiCO膜25が形成される。次に、図29に示すように、プラズマCVD法により、SiCO膜25の上に誘電率の低いLow−k膜19が形成される。次に、そのLow−k膜19の機械的強度を上げるために、所定のランプ(図示せず)から発せられる紫外線を含む光(矢印参照)がLow−k膜19に照射される。
【0061】
次に、プラズマCVD法により、Low−k膜19の上にSiON膜31(図30参照)が形成される。次に、SiON膜31の上に、ヴィアをパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、SiON膜31等にエッチングが施される。次に、SiON膜31の上に、配線溝をパターニングするための所定のレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、SiON膜31等にエッチングが施される。そして、最後に、ヴィアの底に位置するSiCO膜25およびSiCN膜15の部分がエッチバックにより除去される。こうして、図30に示すように、配線溝およびヴィアを含む開口部19aが形成される。
【0062】
また、エッチング条件を適切に設定して、配線溝を形成する際のエッチングによって、ヴィアの底に位置するSiCO膜25およびSiCN膜15の部分を同時に除去し、エッチバックの工程を省略するようにしてもよい。さらに、エッチバックにより、ヴィアの底に位置するSiCO膜25およびSiCN膜15の部分を除去する際に、Low−k膜19上に位置するSiON膜31の部分も一部除去されることになる。
【0063】
次に、開口部19aの内壁を覆うように、SiON膜31の上にTiO2からなるバリア膜21(図31参照)が形成される。次に、開口部19aを充填するようにめっき法により銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施すことにより、SiON膜31の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、SiON膜31の一部とが除去されて、図31に示すように、開口部19a内にバリア膜21および銅配線23が形成される。こうして、半導体装置における配線構造の主要部分が形成される。
【0064】
上述した半導体装置の製造方法では、紫外線を含む光を遮蔽するブロックキング膜としてSiON膜17が形成されていることで、Low−k膜19に光を照射(図29参照)する際に、ランプから発せられる光のうち、400〜600nmの波長域の光もSiON膜17によって遮蔽されることになる。これにより、すでに光が照射されたLow−k膜9へ光が達するのを阻止することができ、より下層に位置するLow−k膜9に光が累積的に照射されるのを防止することができる。その結果、Low−k膜9に光が累積的に照射されることに起因する銅配線13の断線やLow−k膜9の剥がれ等が抑制されて、半導体装置の寿命を延ばすことができる。
【0065】
さらに、上述した半導体装置では、ブロッキング膜としてSiCO膜25が形成されていることで、Low−k膜に配線を形成するためのレジストパターンと酸塩基反応を起こしてしまうアミンが、そのSiCO膜25に捉えられることになる。これにより、レジストパターン(特に、ヴィアの直上に位置するレジストパターンの部分)とアミンとが反応(ポイゾニング)して、Low−k膜に配線が良好に形成されなくなるのを阻止することができる。なお、前述したように、このアミン(N)は、SiCN膜15を形成する際に、下地がアンモニアのプラズマの雰囲気に晒されてしまうことに起因すると考えられている。
【0066】
また、SiON膜17の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、SiON膜17の一部とが除去される化学的機械研磨処理では、SiON膜17がエッチングストッパとなる。Low−k膜9は比較的強度が低く、化学的機械研磨処理によってダメージを受けることもあるが、SiON膜17が形成されていることで、このダメージを抑制することができる。さらに、SiON膜31の上面上に位置する銅膜の部分およびバリア膜の部分と、SiON膜31の一部とが除去される化学的機械研磨処理では、SiON膜31がエッチングストッパとなる。Low−k膜19も比較的強度が低く、化学的機械研磨処理によってダメージを受けることもあるが、SiON膜31が形成されていることで、このダメージを抑制することができる。
【0067】
そのSiON膜17の膜厚は、波長200nmの紫外線の約40%程度を遮蔽するためと、銅配線を形成する際の研磨のばらつきを吸収するために、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。
【0068】
また、SiCN膜15およびSiCO膜25の積層膜によって、波長200nmの紫外線の約40%程度を遮蔽するには、積層膜の厚さは5nm程度必要になる。一方、積層膜の膜厚が60nmを越えると、下層の銅配線13と上層の銅配線23との間の実効的な誘電率が上がることになる。このことから、SiCN膜15およびSiCO膜25の積層膜の膜厚は、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。また、特に、SiCO膜25を省いてもよく、この場合には、SiCN膜15の膜厚は、約5nm以上で約60nm以下であることが好ましい。
【0069】
バリア膜11としては、TiO2膜を例に挙げて説明したが、この他に、たとえば、タンタル(Ta)、タンタルナイトライド(TaN)、ルテニウム(Ru)、ルテニウムナイトライド(RuN)、チタン(Ti)等も適用が可能である。
【0070】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0071】
本発明は、Low−k膜と銅配線を適用した半導体装置の製造方法に有効に利用される。
【符号の説明】
【0072】
1 半導体基板、3 ゲート電極部、5 層間絶縁膜、5a 開口部、7 プラグ、9 Low−k膜、9a 開口部、11 バリア膜、13 銅配線、15 SiCN膜、17 SiON膜、19 Low−k膜、19a 開口部、21 バリア膜、23 銅配線、25 SiCO膜、27 Low−k膜、29 Low−k膜、29a 開口部、31 SiON膜。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体基板の主表面上に、所定の誘電率を有する第1誘電体膜を形成する工程と、
前記第1誘電体膜に、紫外線を含む所定の波長域の光を照射する工程と、
前記第1誘電体膜に第1溝を形成し、前記第1溝に第1銅配線を形成する工程と、
前記第1銅配線を覆うように、前記第1誘電体膜上に拡散防止膜を形成する工程と、
前記拡散防止膜上に、所定の誘電率を有する第2誘電体膜を形成する工程と、
前記第2誘電体膜に、所定の波長域の前記光を照射する工程と
を有し、
前記第1誘電体膜を形成する工程と前記第2誘電体膜を形成する工程との間に、シリコン酸窒化(SiON)膜を形成する工程を備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記拡散防止膜は、シリコン炭化(SiC)膜、シリコン窒化炭化(SiCN)膜およびシリコン窒化(SiN)膜からなる群から選ばれるいずれかの膜である、請求項1記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記光の波長域は200〜600nmである、請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記シリコン酸窒化(SiON)膜は前記拡散防止膜上に形成され、
前記第2誘電体膜は前記シリコン酸窒化(SiON)膜上に形成される、請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記拡散防止膜を形成する工程と前記第2誘電体膜を形成する工程との間に、前記拡散防止膜の上に、所定の誘電率を有するとともに、前記第2誘電体膜のヤング率よりも高いヤング率を有する第3誘電体膜を形成する工程を備え、
前記シリコン酸窒化(SiON)膜は前記第3誘電体膜上に形成され、
前記第2誘電体膜に所定の波長域の前記光を照射した後に、
前記シリコン酸窒化(SiON)膜、前記第3誘電体膜を貫通して前記拡散防止膜を露出するヴィアを形成する工程と、
前記シリコン酸窒化(SiON)膜をエッチングストッパ膜として、前記第2誘電体膜に前記ヴィアに連通する配線溝を形成する工程と、
前記ヴィアの底に位置する前記拡散防止膜の部分を除去して前記第1銅配線を露出する工程と、
前記ヴィアおよび前記配線溝に銅膜を埋め込むことにより第2銅配線を形成する工程と
を備えた、請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記シリコン酸窒化(SiON)膜は前記第1誘電体膜上に形成され、
前記第1溝は、前記シリコン酸窒化(SiON)膜を貫通する態様で形成される、請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記第1銅配線を形成する工程は、
前記第1溝内に酸化チタン(TiO2)からなるバリア金属膜を形成する工程と、
前記バリア金属膜上に銅膜を形成する工程と
を含む、請求項1〜6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
前記配線溝を形成する工程と、前記第1銅配線を露出する工程とは同時に行われる、請求項5記載の半導体装置の製造方法。
【請求項1】
半導体基板の主表面上に、所定の誘電率を有する第1誘電体膜を形成する工程と、
前記第1誘電体膜に、紫外線を含む所定の波長域の光を照射する工程と、
前記第1誘電体膜に第1溝を形成し、前記第1溝に第1銅配線を形成する工程と、
前記第1銅配線を覆うように、前記第1誘電体膜上に拡散防止膜を形成する工程と、
前記拡散防止膜上に、所定の誘電率を有する第2誘電体膜を形成する工程と、
前記第2誘電体膜に、所定の波長域の前記光を照射する工程と
を有し、
前記第1誘電体膜を形成する工程と前記第2誘電体膜を形成する工程との間に、シリコン酸窒化(SiON)膜を形成する工程を備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記拡散防止膜は、シリコン炭化(SiC)膜、シリコン窒化炭化(SiCN)膜およびシリコン窒化(SiN)膜からなる群から選ばれるいずれかの膜である、請求項1記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記光の波長域は200〜600nmである、請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記シリコン酸窒化(SiON)膜は前記拡散防止膜上に形成され、
前記第2誘電体膜は前記シリコン酸窒化(SiON)膜上に形成される、請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記拡散防止膜を形成する工程と前記第2誘電体膜を形成する工程との間に、前記拡散防止膜の上に、所定の誘電率を有するとともに、前記第2誘電体膜のヤング率よりも高いヤング率を有する第3誘電体膜を形成する工程を備え、
前記シリコン酸窒化(SiON)膜は前記第3誘電体膜上に形成され、
前記第2誘電体膜に所定の波長域の前記光を照射した後に、
前記シリコン酸窒化(SiON)膜、前記第3誘電体膜を貫通して前記拡散防止膜を露出するヴィアを形成する工程と、
前記シリコン酸窒化(SiON)膜をエッチングストッパ膜として、前記第2誘電体膜に前記ヴィアに連通する配線溝を形成する工程と、
前記ヴィアの底に位置する前記拡散防止膜の部分を除去して前記第1銅配線を露出する工程と、
前記ヴィアおよび前記配線溝に銅膜を埋め込むことにより第2銅配線を形成する工程と
を備えた、請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記シリコン酸窒化(SiON)膜は前記第1誘電体膜上に形成され、
前記第1溝は、前記シリコン酸窒化(SiON)膜を貫通する態様で形成される、請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記第1銅配線を形成する工程は、
前記第1溝内に酸化チタン(TiO2)からなるバリア金属膜を形成する工程と、
前記バリア金属膜上に銅膜を形成する工程と
を含む、請求項1〜6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
前記配線溝を形成する工程と、前記第1銅配線を露出する工程とは同時に行われる、請求項5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23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【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23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【公開番号】特開2011−40465(P2011−40465A)
【公開日】平成23年2月24日(2011.2.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−184410(P2009−184410)
【出願日】平成21年8月7日(2009.8.7)
【出願人】(302062931)ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年2月24日(2011.2.24)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年8月7日(2009.8.7)
【出願人】(302062931)ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Fターム(参考)】
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