配線の形成方法
【課題】配線が微細化された場合でも、所望の高さの配線を得ることができる配線の形成方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、まず、絶縁膜１１上に形成した犠牲導体膜１２に配線形成用溝１２ａ，１２ｂを形成する。ついで、配線形成用溝１２ａ，１２ｂが形成された犠牲導体膜１２上の全面にＣｕを堆積し配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内に流動するようにリフローさせて、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内にＣｕ膜１４ｂを形成する。その後、犠牲導体膜１２とＣｕ膜１４ｂを通電層としてめっき法によって配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内のＣｕ膜１４ｂ上にＣｕ膜１４ｃを積み増す。ついで、Ｃｕ膜１４ｂ，１４ｃからなるＣｕ配線１４をＣＭＰ処理して平坦化した後、犠牲導体膜１２を除去する。その後、Ｃｕ配線１４が形成された絶縁膜１１上に絶縁膜１５を形成する。
【解決手段】実施形態によれば、まず、絶縁膜１１上に形成した犠牲導体膜１２に配線形成用溝１２ａ，１２ｂを形成する。ついで、配線形成用溝１２ａ，１２ｂが形成された犠牲導体膜１２上の全面にＣｕを堆積し配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内に流動するようにリフローさせて、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内にＣｕ膜１４ｂを形成する。その後、犠牲導体膜１２とＣｕ膜１４ｂを通電層としてめっき法によって配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内のＣｕ膜１４ｂ上にＣｕ膜１４ｃを積み増す。ついで、Ｃｕ膜１４ｂ，１４ｃからなるＣｕ配線１４をＣＭＰ処理して平坦化した後、犠牲導体膜１２を除去する。その後、Ｃｕ配線１４が形成された絶縁膜１１上に絶縁膜１５を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、配線の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置にＣｕ配線を用いた場合の配線形成方法は、以下のような手順で行われていた。まず、配線形成用溝を形成した絶縁膜に、スパッタ法によってバリアメタル膜とシード膜を形成する。ついで、めっき法によって配線形成用溝内にＣｕ膜を埋め込むととともに、配線形成用溝間の絶縁膜上（以下、フィールド部という）にもＣｕ膜を形成する。その後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法によって、配線形成用溝にのみＣｕ膜を残すように、フィールド部上に形成されたＣｕ膜とバリアメタル膜とを除去する。これによって、Ｃｕ配線が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２４３３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年では、半導体装置の高集積化に伴って配線が微細化されてきており、配線形成用溝の間口が狭くなってきている。このような状況下では、シード膜形成時に、アスペクト比の大きな配線形成用溝を有する絶縁膜上でのシード膜の段差被覆性が劣化し、めっき法でのＣｕ膜の埋め込み性が悪化していた。特に、第１の配線幅を有する配線と第１の配線幅よりも広い第２の配線幅を有する配線とが微細化された半導体装置に混在する場合などには、所望の高さの配線を得ることが難しいという問題点があった。
【０００５】
本発明の一つの実施形態は、配線が微細化された場合でも、所望の高さの配線を得ることができる配線の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの実施形態によれば、まず、犠牲導体膜形成工程で、第１絶縁膜上に犠牲導体膜を形成し、配線形成用溝形成工程で、前記犠牲導体膜に配線形成用溝を形成する。ついで、第１Ｃｕ膜形成工程で、前記配線形成用溝が形成された前記犠牲導体膜上の全面にＣｕを堆積し前記配線形成用溝内に流動するようにリフローさせて、前記配線形成用溝内に第１Ｃｕ膜を形成する。さらに、第２Ｃｕ膜形成工程で、前記犠牲導体膜と前記第１Ｃｕ膜を通電層としてめっき法によって前記配線形成用溝内の前記第１Ｃｕ膜上に第２Ｃｕ膜を積み増す。その後、ＣＭＰ処理工程で、前記第１および第２Ｃｕ膜からなるＣｕ配線をＣＭＰ処理して平坦化する。前記ＣＭＰ処理工程の後に、犠牲導体膜除去工程で、前記犠牲導体膜を除去する。そして、前記犠牲導体膜除去工程の後に、絶縁膜形成工程で、前記Ｃｕ配線が形成された前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１−１】図１−１は、第１の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その１）。
【図１−２】図１−２は、第１の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その２）。
【図１−３】図１−３は、第１の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その３）。
【図２−１】図２−１は、第２の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その１）。
【図２−２】図２−２は、第２の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その２）。
【図２−３】図２−３は、第２の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その３）。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる配線の形成方法として半導体装置の製造方法に適用した例を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態で用いられる配線層の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合がある。さらに、以下で示す膜厚は一例であり、これに限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１−１〜図１−３は、第１の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。まず、図１−１（ａ）に示されるように、トランジスタなどの能動素子やキャパシタなどの受動素子が集積形成されたシリコン基板などの図示しない基板上に層間絶縁膜１１を形成し、さらに層間絶縁膜１１上に犠牲導体膜１２を形成する。層間絶縁膜１１として、ＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate）膜などを用いることができる。また、犠牲導体膜１２としては、後の溶解処理時に、配線層となるＣｕ膜およびバリアメタル膜に比して薬液に溶解しやすい導電性材料が用いられる。たとえば、溶解処理時の薬液としてフッ酸を含有する水溶液（希フッ酸）を用いる場合には、犠牲導体膜１２としてフッ酸に溶解性があるＴｉ，Ａｌ，Ｖ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｈｆなどを用いることができる。また、犠牲導体膜１２の厚さは、たとえば１００ｎｍに設定することができる。
【００１０】
ついで、犠牲導体膜１２上に図示しないレジストを塗布し、リソグラフィ技術を用いて配線を形成する領域が開口するようにパターニングを行う。その後、レジストをマスクとして、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などの異方性エッチング技術を用いて、犠牲導体膜１２をエッチングし、配線形成用溝１２ａ，１２ｂを形成する。ここでは、層間絶縁膜１１をストッパとしてエッチングを行い、配線形成用溝１２ａ，１２ｂを形成する。
【００１１】
ここで、領域Ｒ１は、第１の配線幅を有し、第１のピッチで所定の方向に並行して配列される複数の第１の配線が形成される領域であり、領域Ｒ１には、第１の配線の配線形成用溝１２ａが形成される。また、領域Ｒ２は、第１の配線幅よりも広い第２の配線幅を有し、第１のピッチよりも広い第２のピッチで所定の方向に配列される第２の配線が形成される領域であり、領域Ｒ２には、第２の配線の配線形成用溝１２ｂが形成される。たとえば、第１の配線は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリのメモリセルに接続されるラインアンドスペース状に形成される複数の配線であり、第２の配線は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの周辺回路に接続される孤立した配線である。
【００１２】
ついで、図１−１（ｂ）に示されるように、配線形成用溝１２ａ，１２ｂの内面を被覆するように、後の工程で形成されるＣｕが層間絶縁膜１１や基板に拡散するのを防止するバリアメタル膜１３を層間絶縁膜１１上の全面に形成する。バリアメタル膜１３として、後の工程で行うＣｕリフローの流動性を上げることができるようにＣｕと濡れ性の悪く、かつ後の犠牲導体膜１２に対する溶解処理時で使用される薬液に対して溶解し難い材料であることが好ましい。たとえば溶解処理時の薬液としてフッ酸を含有する水溶液を用いる場合には、バリアメタル膜１３としてＴａＮ膜やＴｉＮ膜などを用いることができる。バリアメタル膜１３は、たとえばスパッタ法などのＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法を用いて形成することができ、膜厚をたとえば８ｎｍに設定することができる。
【００１３】
ついで、図１−１（ｃ）に示されるように、バリアメタル膜１３上に、Ｃｕ膜１４ａをスパッタ法などのＰＶＤ法を用いて形成する。Ｃｕ膜１４ａの厚さは、たとえば１５ｎｍに設定することができる。Ｃｕ膜１４ａは、バリアメタル膜１３上に連続して形成されることが望ましい。また、後のリフロー処理時に、配線形成用溝１２ａ，１２ｂにＣｕ膜１４ａを流動させるために、配線形成用溝１２ａ，１２ｂの底部での厚さをＴｂとし、配線形成用溝１２ａ，１２ｂの側壁に形成された膜のうち最も薄い部分の膜厚をＴｓとし、隣接する配線形成用溝１２ａ，１２ｂの間の犠牲導体膜１２の上部（以下、フィールド部という）での厚さをＴｆとすると、次式（１）の関係を満たすようにＣｕ膜１４ａが形成されることが望ましい。
Ｔｆ＜Ｔｓ≦Ｔｂ ・・・（１）
【００１４】
（１）式を満たすようなＣｕ膜１４ａは、Ｃｕ膜１４ａをたとえばスパッタ法で成膜しながら、バリアメタル膜１３上、特にフィールド部上に形成されたＣｕ膜１４ａをエッチングすることで得られる。
【００１５】
ついで、図１−２（ａ）に示されるように、基板を加熱してバリアメタル膜１３上に形成されたＣｕ膜１４ａをリフローさせ、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内にＣｕ膜１４ｂを流動させる。たとえば、基板を４００℃に加熱して６０秒間保持することでＣｕ膜１４ａをリフローさせる。このとき、領域Ｒ１の配線形成用溝１２ａの幅に比して、領域Ｒ２の配線形成用溝１２ｂの幅の方が広いので、リフロー処理後に配線形成用溝１２ａ，１２ｂの底部に形成されたＣｕ膜１４ｂの高さは、領域Ｒ１の方が高くなる。なお、上記（１）式を満たすようにＣｕ膜１４ａが形成された場合には、フィールド部上と配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内の側壁に形成されたＣｕ膜１４ａは、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内の下部へと引っ張られ、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内の側壁とフィールド部上にはＣｕ膜１４ａは実質的に残らず、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内に埋め込まれる。
【００１６】
その後、図１−２（ｂ）に示されるように、電解めっき法を用いて、犠牲導体膜１２、バリアメタル膜１３および配線形成用溝１２ａ，１２ｂの底部に埋め込まれたＣｕ膜１４ｂを通電層として、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内にさらにＣｕ膜１４ｃを堆積させる。ここで、リフロー処理によって配線形成用溝１２ａ，１２ｂの底部に埋め込まれたＣｕ膜１４ｂをシード膜として底部から上方に向かってＣｕ膜１４ｃの堆積が進行するので、リフロー処理前のＣｕ膜１４ａをシード膜として電界めっき法でＣｕを堆積させる場合のように、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内における被覆性が十分でないＣｕ膜１４ａ部分上でボイドなどが生じることによる埋め込み性の悪化を招くことがない。また、厚い犠牲導体膜１２を通電層として利用しているためめっき電流を十分に供給することができ、基板全面で均一化された膜厚でＣｕ膜１４ｃを形成することができる。このように、リフロー処理で配線形成用溝１２ａ，１２ｂに埋め込まれたＣｕ膜１４ｂと、電解めっき法によって積み増されたＣｕ膜１４ｃとによって、Ｃｕ配線１４が形成される。
【００１７】
特に、幅広の配線形成用溝１２ｂに形成されたリフロー処理によるＣｕ膜１４ｂの膜厚だけでは、目的とする配線の厚さが得られないが、この電解めっき法によって、所望の厚さの幅広の配線（Ｃｕ配線１４）が得られる。また、幅狭の配線形成用溝１２ａでは、後の空隙形成工程で、空隙に好適なアスペクト比の配線高さとすることができる。
【００１８】
その後、図１−２（ｃ）に示されるように、ＣＭＰ法によって、フィールド部上に残ったＣｕ膜（図示せず）、所望の配線高さよりも高い位置にある余剰なＣｕ膜１４ｂ，１４ｃ、バリアメタル膜１３および犠牲導体膜１２が除去されるように平坦化する。
【００１９】
ついで、図１−３（ａ）に示されるように、基板表面を薬液に晒し、溶解処理によって犠牲導体膜１２を除去する。たとえば、犠牲導体膜１２としてＴｉを用い、バリアメタル膜１３としてＴｉＮを用い、配線としてＣｕを用いる場合には、薬液としてフッ酸を含有する水溶液を用いることができる。これによって、Ｔｉからなる犠牲導体膜１２のみフッ酸を含有する水溶液に溶解する。その結果、領域Ｒ１には、隣接する配線間の距離が所定の間隔の第１の配線が形成され、領域Ｒ２には、隣接する配線間の距離が所定の間隔よりも広い、あるいは孤立した第２の配線が形成される。
【００２０】
そして、図１−３（ｂ）に示されるように、基板上に絶縁膜１５を形成する。このとき、段差被覆性の悪いプラズマＣＶＤ法などの成膜法を用いることで、領域Ｒ１上の隣接する配線との間の距離が短く、幅の狭いＣｕ配線１４間には、絶縁膜１５は入り込まず空隙１６が形成される。一方、領域Ｒ２上の隣接する配線との間の距離が長く、幅の広いＣｕ配線１４間には、絶縁膜１５が埋め込まれ、空隙が形成されない。以上のようにして、配線が形成される。
【００２１】
第１の実施形態では、犠牲導体膜１２に配線形成用溝１２ａ，１２ｂを形成し、ＰＶＤ法で成膜したＣｕ膜１４ａをリフロー処理で配線形成用溝１２ａ，１２ｂに埋め込んでＣｕ膜１４ｂを形成した後、犠牲導体膜１２とＣｕ膜１４ｂとを通電層としてめっき法でＣｕ膜１４ｃを形成した。その後、溶解処理で犠牲導体膜１２のみを溶解させて、層間絶縁膜１１上に所定の高さのＣｕ配線１４を形成し、さらに絶縁膜１５を形成した。これによって、リフロー処理のみでは所望の高さの配線高さが得られない場合でも、犠牲導体膜１２を通電層として用いためっき法によって、所望の高さとなるようにＣｕ膜１４ｃを積み増しすることができる。具体的には、幅狭のＣｕ配線１４が形成される領域Ｒ１では、Ｃｕ配線１４間に空隙１６を形成するための好ましいアスペクト比となる配線高さとすることができ、幅広のＣｕ配線１４が形成される領域Ｒ２では、リフロー処理後に形成されたＣｕ膜１４ｂの所望の膜厚と比較したときの不足分を補完することができる。
【００２２】
また、Ｃｕ配線１４が形成された基板上には、段差被覆性の悪い成膜法で絶縁膜１５を形成したので、幅狭のＣｕ配線１４が形成される領域Ｒ１では、隣接するＣｕ配線１４間に絶縁膜１５が入り込まない空隙１６を形成することができる。この結果、隣接するＣｕ配線１４間の線間容量を低減することができる。
【００２３】
なお、隣接するＣｕ配線１４間に空隙１６を形成する場合には、一般的に、層間絶縁膜にダマシン法によってＣｕ配線を埋め込んだ後、Ｃｕ配線間の層間絶縁膜をＲＩＥ法によって除去していたが、Ｃｌ系のガスを用いたＲＩＥ処理によってＣｕ配線にダメージが入り、腐食の発生に繋がる。一方、第１の実施形態では、層間絶縁膜ではなく犠牲導体膜１２を用い、犠牲導体膜１２にリフロー処理およびめっき法でＣｕ配線１４を形成した後、薬液を用いて犠牲導体膜１２のみを溶解した。これによって、Ｃｕ配線１４にダメージを与えることなく、隣接するＣｕ配線１４間に空隙１６を形成することができるという効果を有する。
【００２４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、Ｃｕ配線の周囲にはバリアメタル膜を配置していたが、Ｃｕの拡散を防止することができるものであれば、他のものでもよい。第２の実施形態では、Ｃｕ配線の周囲に、Ｃｕの拡散を防止する導電性を有さない絶縁性のバリア膜を形成する場合を説明する。
【００２５】
図２−１〜図２−３は、第２の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。まず、図２−１（ａ）に示されるように、トランジスタなどの能動素子やキャパシタなどの受動素子が集積形成されたシリコン基板などの図示しない基板上に層間絶縁膜１１とバリア膜２１を形成し、さらにバリア膜２１上に犠牲導体膜１２を形成する。バリア膜２１は、後の工程で形成されるＣｕが層間絶縁膜１１や基板に拡散するのを防止する機能を有し、たとえば厚さ５ｎｍのＳｉＮ膜を用いることができる。
【００２６】
また、第１の実施形態と同様に、層間絶縁膜１１としてＴＥＯＳ膜などを用いることができ、犠牲導体膜１２としては、後の溶解処理時に、配線層となるＣｕ膜に比して薬液に溶解しやすい導電性材料が用いられる。たとえば、溶解処理時の薬液としてフッ酸を含有する水溶液（希フッ酸）を用いる場合には、フッ酸に溶解性があるＴｉ，Ａｌ，Ｖ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｈｆなどを用いることができる。また、犠牲導体膜１２の厚さは、たとえば１００ｎｍとすることができる。
【００２７】
ついで、リソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて、犠牲導体膜１２に配線形成用溝１２ａ，１２ｂを形成する。ここでは、バリア膜２１をストッパとしてエッチングを行い、配線形成用溝１２ａ，１２ｂを形成する。
【００２８】
また、第１の実施形態と同様に、領域Ｒ１は、第１の配線幅を有し、第１のピッチで所定の方向に並行して配列される複数の第１の配線が形成される領域であり、領域Ｒ１には、第１の配線の配線形成用溝１２ａが形成される。また、領域Ｒ２は、第１の配線幅よりも広い第２の配線幅を有し、第１のピッチよりも広い第２のピッチで所定の方向に配列される第２の配線が形成される領域であり、領域Ｒ２には、第２の配線の配線形成用溝１２ｂが形成される。
【００２９】
ついで、図２−１（ｂ）に示されるように、配線形成用溝１２ａ，１２ｂの内面を被覆するように、Ｃｕ膜１４ａをスパッタ法などのＰＶＤ法を用いて形成する。Ｃｕ膜１４ａの厚さをたとえば１５ｎｍに設定することができる。このときＣｕ膜１４ａは、犠牲導体膜１２上に（１）式を満たすように連続して形成されることが望ましい。
【００３０】
ついで、図２−１（ｃ）に示されるように、基板を加熱して犠牲導体膜１２上に形成されたＣｕ膜１４ａをリフローさせ、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内にＣｕ膜１４ｂを流動させる。たとえば、基板を４００℃に加熱して６０秒間保持することでＣｕ膜１４ａをリフローさせる。このとき、領域Ｒ１の配線形成用溝１２ａの幅に比して、領域Ｒ２の配線形成用溝１２ｂの幅の方が広いので、リフロー処理後に配線形成用溝１２ａ，１２ｂの底部に形成されたＣｕ膜１４ｂの高さは、領域Ｒ１の方が高くなる。
【００３１】
その後、図２−２（ａ）に示されるように、電解めっき法を用いて、犠牲導体膜１２および配線形成用溝１２ａ，１２ｂの底部に埋め込まれたＣｕ膜１４ｂを通電層として、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内にさらにＣｕ膜１４ｃを堆積させる。リフロー処理で配線形成用溝１２ａ，１２ｂに埋め込まれたＣｕ膜１４ｂと、電解めっき法によって積み増されたＣｕ膜１４ｃとによって、Ｃｕ配線１４が形成される。
【００３２】
その後、図２−２（ｂ）に示されるように、ＣＭＰ法によって、フィールド部上に残ったＣｕ膜（図示せず）、所望の配線高さよりも高い位置にある余剰なＣｕ膜１４ｂ，１４ｃおよび犠牲導体膜１２が除去されるように平坦化する。
【００３３】
ついで、図２−２（ｃ）に示されるように、基板表面を薬液に晒し、溶解処理によって犠牲導体膜１２を除去する。たとえば、犠牲導体膜１２としてＴｉを用い、配線としてＣｕ配線１４を用いる場合には、薬液としてフッ酸を含有する水溶液を用いることができる。これによって、Ｔｉからなる犠牲導体膜１２のみフッ酸を含有する水溶液に溶解する。
【００３４】
その後、図２−３（ａ）に示されるように、Ｃｕ配線１４の側面と上面を被覆するように、段差被覆性のよい熱ＣＶＤ法やＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法などの成膜法によってバリア膜２２を形成する。バリア膜２２として、たとえば厚さ５ｎｍのＳｉＮ膜を用いることができる。
【００３５】
そして、図２−３（ｂ）に示されるように、基板上に絶縁膜１５を形成する。このとき、段差被覆性の悪いプラズマＣＶＤ法などの成膜法を用いることで、領域Ｒ１上の隣接する配線との間の距離が短く、幅の狭いＣｕ配線１４間には、絶縁膜１５は入り込まず空隙１６が形成される。つまり、バリア膜２２で被覆されたＣｕ配線１４の上面を結ぶように絶縁膜１５が形成される。一方、領域Ｒ２上の隣接する配線との間の距離が長く、幅の広いＣｕ配線１４間には、絶縁膜１５が埋め込まれ、空隙１６が形成されない。以上のようにして、配線が形成される。
【００３６】
この第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第１の実施形態および第２の実施形態において、段差被覆性のよい成膜法によって絶縁膜１５を形成することで、領域Ｒ１，Ｒ２のいずれについてもＣｕ配線１４間が絶縁膜１５で埋め込まれて空隙１６は形成されないようにしてもよい。また、第１の実施形態および第２の実施形態では、Ｃｕ膜１４ａを全面に形成した後、基板を加熱してＣｕ膜１４ａが配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内に流動するようにリフローさせ、配線形成用溝１２ａ，１２ｂに埋め込まれたＣｕ膜１４ｂを形成する場合について示したが、基板を加熱した状態でＣｕを全面に堆積させつつリフローさせて配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内に流動させることで、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内にＣｕ膜１４ｂを埋め込み形成することもできる。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１１…層間絶縁膜、１２…犠牲導体膜、１２ａ，１２ｂ…配線形成用溝、１３…バリアメタル膜、１４…Ｃｕ配線、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…Ｃｕ膜、１５…絶縁膜、１６…空隙、２１，２２…バリア膜。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、配線の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置にＣｕ配線を用いた場合の配線形成方法は、以下のような手順で行われていた。まず、配線形成用溝を形成した絶縁膜に、スパッタ法によってバリアメタル膜とシード膜を形成する。ついで、めっき法によって配線形成用溝内にＣｕ膜を埋め込むととともに、配線形成用溝間の絶縁膜上（以下、フィールド部という）にもＣｕ膜を形成する。その後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法によって、配線形成用溝にのみＣｕ膜を残すように、フィールド部上に形成されたＣｕ膜とバリアメタル膜とを除去する。これによって、Ｃｕ配線が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２４３３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年では、半導体装置の高集積化に伴って配線が微細化されてきており、配線形成用溝の間口が狭くなってきている。このような状況下では、シード膜形成時に、アスペクト比の大きな配線形成用溝を有する絶縁膜上でのシード膜の段差被覆性が劣化し、めっき法でのＣｕ膜の埋め込み性が悪化していた。特に、第１の配線幅を有する配線と第１の配線幅よりも広い第２の配線幅を有する配線とが微細化された半導体装置に混在する場合などには、所望の高さの配線を得ることが難しいという問題点があった。
【０００５】
本発明の一つの実施形態は、配線が微細化された場合でも、所望の高さの配線を得ることができる配線の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの実施形態によれば、まず、犠牲導体膜形成工程で、第１絶縁膜上に犠牲導体膜を形成し、配線形成用溝形成工程で、前記犠牲導体膜に配線形成用溝を形成する。ついで、第１Ｃｕ膜形成工程で、前記配線形成用溝が形成された前記犠牲導体膜上の全面にＣｕを堆積し前記配線形成用溝内に流動するようにリフローさせて、前記配線形成用溝内に第１Ｃｕ膜を形成する。さらに、第２Ｃｕ膜形成工程で、前記犠牲導体膜と前記第１Ｃｕ膜を通電層としてめっき法によって前記配線形成用溝内の前記第１Ｃｕ膜上に第２Ｃｕ膜を積み増す。その後、ＣＭＰ処理工程で、前記第１および第２Ｃｕ膜からなるＣｕ配線をＣＭＰ処理して平坦化する。前記ＣＭＰ処理工程の後に、犠牲導体膜除去工程で、前記犠牲導体膜を除去する。そして、前記犠牲導体膜除去工程の後に、絶縁膜形成工程で、前記Ｃｕ配線が形成された前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１−１】図１−１は、第１の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その１）。
【図１−２】図１−２は、第１の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その２）。
【図１−３】図１−３は、第１の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その３）。
【図２−１】図２−１は、第２の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その１）。
【図２−２】図２−２は、第２の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その２）。
【図２−３】図２−３は、第２の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その３）。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる配線の形成方法として半導体装置の製造方法に適用した例を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態で用いられる配線層の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合がある。さらに、以下で示す膜厚は一例であり、これに限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１−１〜図１−３は、第１の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。まず、図１−１（ａ）に示されるように、トランジスタなどの能動素子やキャパシタなどの受動素子が集積形成されたシリコン基板などの図示しない基板上に層間絶縁膜１１を形成し、さらに層間絶縁膜１１上に犠牲導体膜１２を形成する。層間絶縁膜１１として、ＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate）膜などを用いることができる。また、犠牲導体膜１２としては、後の溶解処理時に、配線層となるＣｕ膜およびバリアメタル膜に比して薬液に溶解しやすい導電性材料が用いられる。たとえば、溶解処理時の薬液としてフッ酸を含有する水溶液（希フッ酸）を用いる場合には、犠牲導体膜１２としてフッ酸に溶解性があるＴｉ，Ａｌ，Ｖ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｈｆなどを用いることができる。また、犠牲導体膜１２の厚さは、たとえば１００ｎｍに設定することができる。
【００１０】
ついで、犠牲導体膜１２上に図示しないレジストを塗布し、リソグラフィ技術を用いて配線を形成する領域が開口するようにパターニングを行う。その後、レジストをマスクとして、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などの異方性エッチング技術を用いて、犠牲導体膜１２をエッチングし、配線形成用溝１２ａ，１２ｂを形成する。ここでは、層間絶縁膜１１をストッパとしてエッチングを行い、配線形成用溝１２ａ，１２ｂを形成する。
【００１１】
ここで、領域Ｒ１は、第１の配線幅を有し、第１のピッチで所定の方向に並行して配列される複数の第１の配線が形成される領域であり、領域Ｒ１には、第１の配線の配線形成用溝１２ａが形成される。また、領域Ｒ２は、第１の配線幅よりも広い第２の配線幅を有し、第１のピッチよりも広い第２のピッチで所定の方向に配列される第２の配線が形成される領域であり、領域Ｒ２には、第２の配線の配線形成用溝１２ｂが形成される。たとえば、第１の配線は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリのメモリセルに接続されるラインアンドスペース状に形成される複数の配線であり、第２の配線は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの周辺回路に接続される孤立した配線である。
【００１２】
ついで、図１−１（ｂ）に示されるように、配線形成用溝１２ａ，１２ｂの内面を被覆するように、後の工程で形成されるＣｕが層間絶縁膜１１や基板に拡散するのを防止するバリアメタル膜１３を層間絶縁膜１１上の全面に形成する。バリアメタル膜１３として、後の工程で行うＣｕリフローの流動性を上げることができるようにＣｕと濡れ性の悪く、かつ後の犠牲導体膜１２に対する溶解処理時で使用される薬液に対して溶解し難い材料であることが好ましい。たとえば溶解処理時の薬液としてフッ酸を含有する水溶液を用いる場合には、バリアメタル膜１３としてＴａＮ膜やＴｉＮ膜などを用いることができる。バリアメタル膜１３は、たとえばスパッタ法などのＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法を用いて形成することができ、膜厚をたとえば８ｎｍに設定することができる。
【００１３】
ついで、図１−１（ｃ）に示されるように、バリアメタル膜１３上に、Ｃｕ膜１４ａをスパッタ法などのＰＶＤ法を用いて形成する。Ｃｕ膜１４ａの厚さは、たとえば１５ｎｍに設定することができる。Ｃｕ膜１４ａは、バリアメタル膜１３上に連続して形成されることが望ましい。また、後のリフロー処理時に、配線形成用溝１２ａ，１２ｂにＣｕ膜１４ａを流動させるために、配線形成用溝１２ａ，１２ｂの底部での厚さをＴｂとし、配線形成用溝１２ａ，１２ｂの側壁に形成された膜のうち最も薄い部分の膜厚をＴｓとし、隣接する配線形成用溝１２ａ，１２ｂの間の犠牲導体膜１２の上部（以下、フィールド部という）での厚さをＴｆとすると、次式（１）の関係を満たすようにＣｕ膜１４ａが形成されることが望ましい。
Ｔｆ＜Ｔｓ≦Ｔｂ ・・・（１）
【００１４】
（１）式を満たすようなＣｕ膜１４ａは、Ｃｕ膜１４ａをたとえばスパッタ法で成膜しながら、バリアメタル膜１３上、特にフィールド部上に形成されたＣｕ膜１４ａをエッチングすることで得られる。
【００１５】
ついで、図１−２（ａ）に示されるように、基板を加熱してバリアメタル膜１３上に形成されたＣｕ膜１４ａをリフローさせ、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内にＣｕ膜１４ｂを流動させる。たとえば、基板を４００℃に加熱して６０秒間保持することでＣｕ膜１４ａをリフローさせる。このとき、領域Ｒ１の配線形成用溝１２ａの幅に比して、領域Ｒ２の配線形成用溝１２ｂの幅の方が広いので、リフロー処理後に配線形成用溝１２ａ，１２ｂの底部に形成されたＣｕ膜１４ｂの高さは、領域Ｒ１の方が高くなる。なお、上記（１）式を満たすようにＣｕ膜１４ａが形成された場合には、フィールド部上と配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内の側壁に形成されたＣｕ膜１４ａは、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内の下部へと引っ張られ、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内の側壁とフィールド部上にはＣｕ膜１４ａは実質的に残らず、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内に埋め込まれる。
【００１６】
その後、図１−２（ｂ）に示されるように、電解めっき法を用いて、犠牲導体膜１２、バリアメタル膜１３および配線形成用溝１２ａ，１２ｂの底部に埋め込まれたＣｕ膜１４ｂを通電層として、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内にさらにＣｕ膜１４ｃを堆積させる。ここで、リフロー処理によって配線形成用溝１２ａ，１２ｂの底部に埋め込まれたＣｕ膜１４ｂをシード膜として底部から上方に向かってＣｕ膜１４ｃの堆積が進行するので、リフロー処理前のＣｕ膜１４ａをシード膜として電界めっき法でＣｕを堆積させる場合のように、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内における被覆性が十分でないＣｕ膜１４ａ部分上でボイドなどが生じることによる埋め込み性の悪化を招くことがない。また、厚い犠牲導体膜１２を通電層として利用しているためめっき電流を十分に供給することができ、基板全面で均一化された膜厚でＣｕ膜１４ｃを形成することができる。このように、リフロー処理で配線形成用溝１２ａ，１２ｂに埋め込まれたＣｕ膜１４ｂと、電解めっき法によって積み増されたＣｕ膜１４ｃとによって、Ｃｕ配線１４が形成される。
【００１７】
特に、幅広の配線形成用溝１２ｂに形成されたリフロー処理によるＣｕ膜１４ｂの膜厚だけでは、目的とする配線の厚さが得られないが、この電解めっき法によって、所望の厚さの幅広の配線（Ｃｕ配線１４）が得られる。また、幅狭の配線形成用溝１２ａでは、後の空隙形成工程で、空隙に好適なアスペクト比の配線高さとすることができる。
【００１８】
その後、図１−２（ｃ）に示されるように、ＣＭＰ法によって、フィールド部上に残ったＣｕ膜（図示せず）、所望の配線高さよりも高い位置にある余剰なＣｕ膜１４ｂ，１４ｃ、バリアメタル膜１３および犠牲導体膜１２が除去されるように平坦化する。
【００１９】
ついで、図１−３（ａ）に示されるように、基板表面を薬液に晒し、溶解処理によって犠牲導体膜１２を除去する。たとえば、犠牲導体膜１２としてＴｉを用い、バリアメタル膜１３としてＴｉＮを用い、配線としてＣｕを用いる場合には、薬液としてフッ酸を含有する水溶液を用いることができる。これによって、Ｔｉからなる犠牲導体膜１２のみフッ酸を含有する水溶液に溶解する。その結果、領域Ｒ１には、隣接する配線間の距離が所定の間隔の第１の配線が形成され、領域Ｒ２には、隣接する配線間の距離が所定の間隔よりも広い、あるいは孤立した第２の配線が形成される。
【００２０】
そして、図１−３（ｂ）に示されるように、基板上に絶縁膜１５を形成する。このとき、段差被覆性の悪いプラズマＣＶＤ法などの成膜法を用いることで、領域Ｒ１上の隣接する配線との間の距離が短く、幅の狭いＣｕ配線１４間には、絶縁膜１５は入り込まず空隙１６が形成される。一方、領域Ｒ２上の隣接する配線との間の距離が長く、幅の広いＣｕ配線１４間には、絶縁膜１５が埋め込まれ、空隙が形成されない。以上のようにして、配線が形成される。
【００２１】
第１の実施形態では、犠牲導体膜１２に配線形成用溝１２ａ，１２ｂを形成し、ＰＶＤ法で成膜したＣｕ膜１４ａをリフロー処理で配線形成用溝１２ａ，１２ｂに埋め込んでＣｕ膜１４ｂを形成した後、犠牲導体膜１２とＣｕ膜１４ｂとを通電層としてめっき法でＣｕ膜１４ｃを形成した。その後、溶解処理で犠牲導体膜１２のみを溶解させて、層間絶縁膜１１上に所定の高さのＣｕ配線１４を形成し、さらに絶縁膜１５を形成した。これによって、リフロー処理のみでは所望の高さの配線高さが得られない場合でも、犠牲導体膜１２を通電層として用いためっき法によって、所望の高さとなるようにＣｕ膜１４ｃを積み増しすることができる。具体的には、幅狭のＣｕ配線１４が形成される領域Ｒ１では、Ｃｕ配線１４間に空隙１６を形成するための好ましいアスペクト比となる配線高さとすることができ、幅広のＣｕ配線１４が形成される領域Ｒ２では、リフロー処理後に形成されたＣｕ膜１４ｂの所望の膜厚と比較したときの不足分を補完することができる。
【００２２】
また、Ｃｕ配線１４が形成された基板上には、段差被覆性の悪い成膜法で絶縁膜１５を形成したので、幅狭のＣｕ配線１４が形成される領域Ｒ１では、隣接するＣｕ配線１４間に絶縁膜１５が入り込まない空隙１６を形成することができる。この結果、隣接するＣｕ配線１４間の線間容量を低減することができる。
【００２３】
なお、隣接するＣｕ配線１４間に空隙１６を形成する場合には、一般的に、層間絶縁膜にダマシン法によってＣｕ配線を埋め込んだ後、Ｃｕ配線間の層間絶縁膜をＲＩＥ法によって除去していたが、Ｃｌ系のガスを用いたＲＩＥ処理によってＣｕ配線にダメージが入り、腐食の発生に繋がる。一方、第１の実施形態では、層間絶縁膜ではなく犠牲導体膜１２を用い、犠牲導体膜１２にリフロー処理およびめっき法でＣｕ配線１４を形成した後、薬液を用いて犠牲導体膜１２のみを溶解した。これによって、Ｃｕ配線１４にダメージを与えることなく、隣接するＣｕ配線１４間に空隙１６を形成することができるという効果を有する。
【００２４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、Ｃｕ配線の周囲にはバリアメタル膜を配置していたが、Ｃｕの拡散を防止することができるものであれば、他のものでもよい。第２の実施形態では、Ｃｕ配線の周囲に、Ｃｕの拡散を防止する導電性を有さない絶縁性のバリア膜を形成する場合を説明する。
【００２５】
図２−１〜図２−３は、第２の実施形態による配線の形成方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。まず、図２−１（ａ）に示されるように、トランジスタなどの能動素子やキャパシタなどの受動素子が集積形成されたシリコン基板などの図示しない基板上に層間絶縁膜１１とバリア膜２１を形成し、さらにバリア膜２１上に犠牲導体膜１２を形成する。バリア膜２１は、後の工程で形成されるＣｕが層間絶縁膜１１や基板に拡散するのを防止する機能を有し、たとえば厚さ５ｎｍのＳｉＮ膜を用いることができる。
【００２６】
また、第１の実施形態と同様に、層間絶縁膜１１としてＴＥＯＳ膜などを用いることができ、犠牲導体膜１２としては、後の溶解処理時に、配線層となるＣｕ膜に比して薬液に溶解しやすい導電性材料が用いられる。たとえば、溶解処理時の薬液としてフッ酸を含有する水溶液（希フッ酸）を用いる場合には、フッ酸に溶解性があるＴｉ，Ａｌ，Ｖ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｈｆなどを用いることができる。また、犠牲導体膜１２の厚さは、たとえば１００ｎｍとすることができる。
【００２７】
ついで、リソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて、犠牲導体膜１２に配線形成用溝１２ａ，１２ｂを形成する。ここでは、バリア膜２１をストッパとしてエッチングを行い、配線形成用溝１２ａ，１２ｂを形成する。
【００２８】
また、第１の実施形態と同様に、領域Ｒ１は、第１の配線幅を有し、第１のピッチで所定の方向に並行して配列される複数の第１の配線が形成される領域であり、領域Ｒ１には、第１の配線の配線形成用溝１２ａが形成される。また、領域Ｒ２は、第１の配線幅よりも広い第２の配線幅を有し、第１のピッチよりも広い第２のピッチで所定の方向に配列される第２の配線が形成される領域であり、領域Ｒ２には、第２の配線の配線形成用溝１２ｂが形成される。
【００２９】
ついで、図２−１（ｂ）に示されるように、配線形成用溝１２ａ，１２ｂの内面を被覆するように、Ｃｕ膜１４ａをスパッタ法などのＰＶＤ法を用いて形成する。Ｃｕ膜１４ａの厚さをたとえば１５ｎｍに設定することができる。このときＣｕ膜１４ａは、犠牲導体膜１２上に（１）式を満たすように連続して形成されることが望ましい。
【００３０】
ついで、図２−１（ｃ）に示されるように、基板を加熱して犠牲導体膜１２上に形成されたＣｕ膜１４ａをリフローさせ、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内にＣｕ膜１４ｂを流動させる。たとえば、基板を４００℃に加熱して６０秒間保持することでＣｕ膜１４ａをリフローさせる。このとき、領域Ｒ１の配線形成用溝１２ａの幅に比して、領域Ｒ２の配線形成用溝１２ｂの幅の方が広いので、リフロー処理後に配線形成用溝１２ａ，１２ｂの底部に形成されたＣｕ膜１４ｂの高さは、領域Ｒ１の方が高くなる。
【００３１】
その後、図２−２（ａ）に示されるように、電解めっき法を用いて、犠牲導体膜１２および配線形成用溝１２ａ，１２ｂの底部に埋め込まれたＣｕ膜１４ｂを通電層として、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内にさらにＣｕ膜１４ｃを堆積させる。リフロー処理で配線形成用溝１２ａ，１２ｂに埋め込まれたＣｕ膜１４ｂと、電解めっき法によって積み増されたＣｕ膜１４ｃとによって、Ｃｕ配線１４が形成される。
【００３２】
その後、図２−２（ｂ）に示されるように、ＣＭＰ法によって、フィールド部上に残ったＣｕ膜（図示せず）、所望の配線高さよりも高い位置にある余剰なＣｕ膜１４ｂ，１４ｃおよび犠牲導体膜１２が除去されるように平坦化する。
【００３３】
ついで、図２−２（ｃ）に示されるように、基板表面を薬液に晒し、溶解処理によって犠牲導体膜１２を除去する。たとえば、犠牲導体膜１２としてＴｉを用い、配線としてＣｕ配線１４を用いる場合には、薬液としてフッ酸を含有する水溶液を用いることができる。これによって、Ｔｉからなる犠牲導体膜１２のみフッ酸を含有する水溶液に溶解する。
【００３４】
その後、図２−３（ａ）に示されるように、Ｃｕ配線１４の側面と上面を被覆するように、段差被覆性のよい熱ＣＶＤ法やＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法などの成膜法によってバリア膜２２を形成する。バリア膜２２として、たとえば厚さ５ｎｍのＳｉＮ膜を用いることができる。
【００３５】
そして、図２−３（ｂ）に示されるように、基板上に絶縁膜１５を形成する。このとき、段差被覆性の悪いプラズマＣＶＤ法などの成膜法を用いることで、領域Ｒ１上の隣接する配線との間の距離が短く、幅の狭いＣｕ配線１４間には、絶縁膜１５は入り込まず空隙１６が形成される。つまり、バリア膜２２で被覆されたＣｕ配線１４の上面を結ぶように絶縁膜１５が形成される。一方、領域Ｒ２上の隣接する配線との間の距離が長く、幅の広いＣｕ配線１４間には、絶縁膜１５が埋め込まれ、空隙１６が形成されない。以上のようにして、配線が形成される。
【００３６】
この第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第１の実施形態および第２の実施形態において、段差被覆性のよい成膜法によって絶縁膜１５を形成することで、領域Ｒ１，Ｒ２のいずれについてもＣｕ配線１４間が絶縁膜１５で埋め込まれて空隙１６は形成されないようにしてもよい。また、第１の実施形態および第２の実施形態では、Ｃｕ膜１４ａを全面に形成した後、基板を加熱してＣｕ膜１４ａが配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内に流動するようにリフローさせ、配線形成用溝１２ａ，１２ｂに埋め込まれたＣｕ膜１４ｂを形成する場合について示したが、基板を加熱した状態でＣｕを全面に堆積させつつリフローさせて配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内に流動させることで、配線形成用溝１２ａ，１２ｂ内にＣｕ膜１４ｂを埋め込み形成することもできる。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１１…層間絶縁膜、１２…犠牲導体膜、１２ａ，１２ｂ…配線形成用溝、１３…バリアメタル膜、１４…Ｃｕ配線、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…Ｃｕ膜、１５…絶縁膜、１６…空隙、２１，２２…バリア膜。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１絶縁膜上に犠牲導体膜を形成する犠牲導体膜形成工程と、
前記犠牲導体膜に配線形成用溝を形成する配線形成用溝形成工程と、
前記配線形成用溝が形成された前記犠牲導体膜上の全面にＣｕを堆積し前記配線形成用溝内に流動するようにリフローさせて、前記配線形成用溝内に第１Ｃｕ膜を形成する第１Ｃｕ膜形成工程と、
前記犠牲導体膜と前記第１Ｃｕ膜を通電層としてめっき法によって前記配線形成用溝内の前記第１Ｃｕ膜上に第２Ｃｕ膜を積み増す第２Ｃｕ膜形成工程と、
前記第１および第２Ｃｕ膜からなるＣｕ配線をＣＭＰ処理して平坦化するＣＭＰ処理工程と、
前記ＣＭＰ処理工程の後に、前記犠牲導体膜を除去する犠牲導体膜除去工程と、
前記犠牲導体膜除去工程の後に、前記Ｃｕ配線が形成された前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
を含むことを特徴とする配線の形成方法。
【請求項２】
前記配線形成用溝形成工程では、前記犠牲導体膜に、第１の幅を有する第１Ｃｕ配線を形成する第１配線形成用溝と、前記第１の幅よりも広い第２の幅を有する第２Ｃｕ配線を形成する第２配線形成用溝と、を形成し、
前記第２Ｃｕ膜形成工程では、前記第２配線形成用溝内の前記Ｃｕ配線が所定の厚さとなるように、前記第１Ｃｕ膜上に前記第２Ｃｕ膜を積み増すことを特徴とする請求項１に記載の配線の形成方法。
【請求項３】
前記犠牲導体膜形成工程では、Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｎｂ，ＴａおよびＨｆからなる群より選択される少なくとも１つを用いて前記犠牲導体膜を形成し、
前記犠牲導体膜除去工程では、フッ酸を含有する水溶液で前記犠牲導体膜を除去することを特徴とする請求項１または２に記載の配線の形成方法。
【請求項４】
前記第１絶縁膜は、ＳｉＮ膜であり、
前記犠牲導体膜除去工程の後で前記絶縁膜形成工程の前に、前記Ｃｕ配線の側面と上面を被覆するようにＳｉＮ膜を形成するＳｉＮ膜形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の配線の形成方法。
【請求項５】
前記配線形成用溝形成工程の後で前記第１Ｃｕ膜形成工程の前に、前記配線形成用溝の内面を被覆するように、Ｃｕの拡散を防止するバリアメタル膜を形成するバリアメタル膜形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の配線の形成方法。
【請求項１】
第１絶縁膜上に犠牲導体膜を形成する犠牲導体膜形成工程と、
前記犠牲導体膜に配線形成用溝を形成する配線形成用溝形成工程と、
前記配線形成用溝が形成された前記犠牲導体膜上の全面にＣｕを堆積し前記配線形成用溝内に流動するようにリフローさせて、前記配線形成用溝内に第１Ｃｕ膜を形成する第１Ｃｕ膜形成工程と、
前記犠牲導体膜と前記第１Ｃｕ膜を通電層としてめっき法によって前記配線形成用溝内の前記第１Ｃｕ膜上に第２Ｃｕ膜を積み増す第２Ｃｕ膜形成工程と、
前記第１および第２Ｃｕ膜からなるＣｕ配線をＣＭＰ処理して平坦化するＣＭＰ処理工程と、
前記ＣＭＰ処理工程の後に、前記犠牲導体膜を除去する犠牲導体膜除去工程と、
前記犠牲導体膜除去工程の後に、前記Ｃｕ配線が形成された前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
を含むことを特徴とする配線の形成方法。
【請求項２】
前記配線形成用溝形成工程では、前記犠牲導体膜に、第１の幅を有する第１Ｃｕ配線を形成する第１配線形成用溝と、前記第１の幅よりも広い第２の幅を有する第２Ｃｕ配線を形成する第２配線形成用溝と、を形成し、
前記第２Ｃｕ膜形成工程では、前記第２配線形成用溝内の前記Ｃｕ配線が所定の厚さとなるように、前記第１Ｃｕ膜上に前記第２Ｃｕ膜を積み増すことを特徴とする請求項１に記載の配線の形成方法。
【請求項３】
前記犠牲導体膜形成工程では、Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｎｂ，ＴａおよびＨｆからなる群より選択される少なくとも１つを用いて前記犠牲導体膜を形成し、
前記犠牲導体膜除去工程では、フッ酸を含有する水溶液で前記犠牲導体膜を除去することを特徴とする請求項１または２に記載の配線の形成方法。
【請求項４】
前記第１絶縁膜は、ＳｉＮ膜であり、
前記犠牲導体膜除去工程の後で前記絶縁膜形成工程の前に、前記Ｃｕ配線の側面と上面を被覆するようにＳｉＮ膜を形成するＳｉＮ膜形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の配線の形成方法。
【請求項５】
前記配線形成用溝形成工程の後で前記第１Ｃｕ膜形成工程の前に、前記配線形成用溝の内面を被覆するように、Ｃｕの拡散を防止するバリアメタル膜を形成するバリアメタル膜形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の配線の形成方法。
【図１−１】
【図１−２】
【図１−３】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−３】
【図１−２】
【図１−３】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−３】
【公開番号】特開２０１２−１９０９９３（Ｐ２０１２−１９０９９３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２９９５（Ｐ２０１１−５２９９５）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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