配線用シード膜および半導体装置の配線方法
【課題】 低コストにて歩留まり，信頼性，電気的特性の高い半導体装置を作製する。
【解決手段】 絶縁膜６０上の下層絶縁膜６１に銅の下層配線６２を形成（Ｓ６１）した後、プラズマＣＶＤ法により層間絶縁膜６３，ストッパ膜６４を順次形成し、ストッパ膜６４における下層配線６２上に孔６４ａを形成してから、ドライエッチングして層間絶縁膜６３にコンタクトホール６３ａを形成する（Ｓ６２）。その後、上層絶縁膜６５を形成しマスク６６を介してドライエッチングすることにより、上層絶縁膜６５に溝部６５ａを形成すると共に、コンタクトホール６３ａ中の上層絶縁膜６５を除去する（Ｓ６３）。そして、バリア膜６７を形成（Ｓ６４）した後、Ｃｕ−Ｎｉ膜，Ｃｕ−Ｚｎ膜，Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ膜のうち何れかを堆積してシード膜６８を形成する（Ｓ６５）。
【解決手段】 絶縁膜６０上の下層絶縁膜６１に銅の下層配線６２を形成（Ｓ６１）した後、プラズマＣＶＤ法により層間絶縁膜６３，ストッパ膜６４を順次形成し、ストッパ膜６４における下層配線６２上に孔６４ａを形成してから、ドライエッチングして層間絶縁膜６３にコンタクトホール６３ａを形成する（Ｓ６２）。その後、上層絶縁膜６５を形成しマスク６６を介してドライエッチングすることにより、上層絶縁膜６５に溝部６５ａを形成すると共に、コンタクトホール６３ａ中の上層絶縁膜６５を除去する（Ｓ６３）。そして、バリア膜６７を形成（Ｓ６４）した後、Ｃｕ−Ｎｉ膜，Ｃｕ−Ｚｎ膜，Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ膜のうち何れかを堆積してシード膜６８を形成する（Ｓ６５）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅を主成分とする合金膜を用いた埋め込み配線用シード膜および半導体装置の配線方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体集積回路の配線材料にはアルミニウムやアルミニウム合金が用いられていたが、近年の集積回路において高速化，高集積化，微細化，複雑化になり、低抵抗かつ許容電流密度の高い銅（純銅）を用いた配線方法が注目されている。銅を用いた配線形成方法としては、例えば絶縁膜に対して目的とする配線に応じた溝を形成した後、その溝に銅の配線材料を埋め込み、余分な配線材料を除去し平坦化するダマシン法が知られている。
【０００３】特に、配線の多層化においては、その各配線をそれぞれ配線絶縁膜や層間絶縁膜を介して積層されるため、それら各配線絶縁膜，層間絶縁膜に対して段差状の溝とコンタクトホール（ビアホール）を形成し、この溝とコンタクトホールに配線材料を埋め込むように堆積することにより、前記の各配線層を電気的に接続する。前記のように、配線用の溝およびコンタクトプラグ用のコンタクトホールを形成する方法としてデュアルダマシン法が知られている。
【０００４】図６の概略工程図は、一般的なデュアルダマシン法により下層配線上に上層配線を形成する際の一例を示すものである。図６において、ステップＳ６１は下層配線形成工程を示すものであり、まず所望の素子（図示省略）が形成された半導体基板上の絶縁膜６０に対して酸化膜（例えば、ＳｉＯ2膜）から成る下層配線用絶縁膜（以下、下層絶縁膜と称する）６１を堆積して形成した後、その下層絶縁膜６１に対し所望パターンのマスク（図示省略）を介して溝６１ａを形成する。そして、前記溝６１ａの内壁を覆うようにバリア膜６２ａを形成した後、その溝６１ａを埋め込むように銅を堆積しＣＭＰ（CHEMICAL MECHANICAL POLISH）法により研磨して、銅から成る下層配線６２を形成する。
【０００５】ステップＳ６２は層間絶縁膜形成工程を示すものであり、前記の下層絶縁膜６１表面および下層配線６２表面を覆うように拡散防止膜（バリアメタル；例えば、ＳｉＮ膜）６２ｂ，層間絶縁膜（例えばＳｉＯ2膜）６３，ストッパ膜（例えば、ＳｉＮ膜）６４を順次堆積して形成し、前記マスクと同様のパターンで前記ストッパ膜６４に孔６４ａを形成した後、そのストッパ膜６４を介して前記層間絶縁膜６３（および拡散防止膜６２ｂ）をエッチングすることにより、その層間絶縁膜６３（および拡散防止膜６２ｂ）における下層配線６２上にコンタクトホール６３ａを形成する。
【０００６】次に、ステップＳ６３の配線絶縁膜形成工程により、前記コンタクトホール６３ａに埋め込むように前記ストッパ膜６４上に上層配線用絶縁膜（以下、上層絶縁膜と称する）６５を堆積（層間絶縁膜６３と同様の厚さに堆積）して形成する、その後、フォトリソグラフィーにより、前記孔６４ａよりも広い幅の孔６６ａが形成されたパターンのマスク６６を、前記上層絶縁膜６５上に形成する。そして、前記マスク６６を介してエッチングすることにより、前記上層絶縁膜６５に溝部（コンタクトホール６３ａよりも広い幅の溝部）６５ａを形成すると共に、前記コンタクトホール６３ａ中の上層絶縁膜６５を除去する。
【０００７】前記マスク６６を除去した後、ステップＳ６４のバリア膜形成工程により、前記のコンタクトホール６３ａ，溝部６５ａ，上層絶縁膜６５の表面を覆うように、バリア膜（Ｔａ，ＴａＮ，ＴｉＮ，ＷＮ，ＷＳｉＮ，ＴａＳｉＮ，ＴｉＳｉＮ等の薄膜）６７をスパッタリングまたはＣＶＤ（CHEMICAL VAPOR DEPOSITION）法により形成する。その後、ステップＳ６５のシード膜形成工程により、後工程のメッキ工程における電流供給用の導体膜として、前記のバリア膜６７表面を覆うように銅から成るシード膜６８をスパッタリング等により形成する。
【０００８】そして、ステップＳ６６のメッキ工程にて、前記のコンタクトホール６３ａ，溝部６５ａを反映したシード膜６８の凹部６８ａを埋め込むように、そのシード膜６８表面に銅をメッキして上層配線６９を形成し、必要に応じてアニーリングしてから、前記の上層配線６９（およびバリア膜６７，シード膜６８）をステップＳ６７の研磨工程にてＣＭＰ法により研磨（上層絶縁膜６５の表面（上側表面）が露出するように研磨）して平坦化する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の集積回路における高集積化，複雑化に応じて、層間絶縁膜や配線絶縁膜の薄膜化よりもコンタクトホールの径や溝部の幅の微細化が進み、それらアスペクト比が大きくなっているため、そのコンタクトホールに対する配線材料等の埋め込みが困難になっている。
【００１０】例えば、銅との化学的反応性（付着性）が低い対象物（例えば、絶縁膜，酸化膜，バリア膜，半導体基板）に対して、銅をスパッタリングにより堆積して膜を形成する場合、以下に示す現象が起こる。まず、スパッタリング開始直後は、図７Ａに示すように幾つかのＣｕ原子７１が対象物７２の表面に付着する。その後、時間経過と共に、別のＣｕ原子７１が図７Ｂに示すように前記の付着した各Ｃｕ原子７１の周囲に付着し凝集して結晶成長する。これにより、たとえ対象物７２の表面が平坦であっても、図７Ｃに示すように大きい粒径の結晶７３が形成され、凹凸状（表面粗さが大きい）の膜７４が形成されてしまう。このような現象は、対象物７２の表面が清浄化されたものであるほど顕著になる。
【００１１】このため、アスペクト比が大きい場合、図６に示したような工程を経てバリア膜上にシード膜を形成すると、図８Ａに示すようにバリア膜６７表面に対して銅が局所的に堆積され、シード膜６８の厚さ（特に、銅原子が届きにくいコンタクトホール底部の膜厚）が不均一になる。そして、図８Ｂに示すように、前記の厚さが不均一なシード膜６８上に銅をメッキして上層配線６９を形成すると、その上層配線６９中にボイド８１が形成される。
【００１２】すなわち、コンタクトプラグにおける電気的な接続不良，高抵抗化，耐エレクトロマイグレーション性の低下等の配線不良が生じる。さらに、銅を用いたシード膜は付着性が低いため、そのシード膜がバリア膜から剥離してしまう恐れがある。
【００１３】また、銅を用いて対象物表面に膜を形成すると、比較的低いスパッタリング（またはアニーリング）温度（例えば、約２００℃以上）でも比較的速い拡散速度にて対象物に拡散する問題がある。そこで、前記のように、絶縁膜（または酸化膜）上にシード膜を形成する場合には耐拡散性のためにバリア膜が用いられているが、銅に対する耐拡散性を有するバリア膜を用いる必要があると共に、酸化膜およびシード膜との付着性や耐エレクトロマイグレーション性等を考慮する必要がある。このため、バリア膜に使用する材料が極めて制限されてしまう。
【００１４】本発明は、前記課題に基づいてなされたものであり、シード膜の平滑性，付着性，耐拡散性，耐エレクトロマイグレーション性を向上させ、低コストにて歩留まり，信頼性，電気的特性の高い半導体装置が作製するための配線用シード膜および半導体装置の配線方法を提供することにある。
【００１５】
【発明を解決するための手段】本発明は前記の課題の解決を図るために、請求項１に記載の発明は、銅を主成分とし、下地層上に埋め込み配線を形成する際の導体膜として用いられる配線用シード膜において、前記銅よりもイオン化傾向が大きく、且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を含有したことを特徴とする。
【００１６】請求項２に記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、金属がニッケルまたは亜鉛であることを特徴とする。
【００１７】請求項３に記載の発明は、前記請求項２記載の発明において、金属の添加量が３０％〜５％であることを特徴とする。
【００１８】請求項４に記載の発明は、銅を主成分とし、下層配線（下地層）上のバリア膜に上層配線を形成する際の導体膜として用いられる配線用シード膜において、前記銅よりもイオン化傾向が大きく、且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を含有したことを特徴とする。
【００１９】請求項５に記載の発明は、前記請求項４記載の発明において、金属がニッケルまたは亜鉛であることを特徴とする。
【００２０】請求項６に記載の発明は、前記請求項５記載の発明において、金属の添加量が３０％〜５％であることを特徴とする。
【００２１】請求項７に記載の発明は、前記請求項５記載の発明において、バリア膜は、前記金属がニッケルまたは亜鉛の場合にはＴａＮ，Ｔａ，ＴｉＮ，Ｗ，ＷＮ，ＷＳｉＮのうち何れか一つとし、前記金属がニッケルまたはニッケルおよび亜鉛である場合にはＴｉまたはＣｒであることを特徴とする。
【００２２】請求項８に記載の発明は、前記請求項７記載の発明において、金属の添加量が３０％〜５％であることを特徴とする。
【００２３】請求項９に記載の発明は、下地層上の絶縁膜にコンタクトホールおよび溝部を形成した後、前記のコンタクトホールおよび溝部に埋め込むように、銅を主成分としたシード膜を介して上層配線を形成する半導体装置の配線方法において、前記シード膜は、銅よりもイオン化傾向が大きく且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を銅と共に用いたことを特徴とする。
【００２４】請求項１０に記載の発明は、前記請求項９記載の発明において、シード膜はスパッタリングまたは蒸着して形成したことを特徴とする。
【００２５】請求項１１に記載の発明は、前記請求項９記載の発明において、金属がニッケルまたは亜鉛であることを特徴とする。
【００２６】請求項１２に記載の発明は、前記請求項１１記載の発明において、金属は銅に対して３０％〜５％の割合で用いたことを特徴とする。
【００２７】なお、前記の下地層においては、下層配線だけでなく素子形成領域であっても良い。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態における配線用シード膜および半導体装置の配線方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図６，７に示すものと同様なものには同一符号を用いて、その詳細な説明を省略する。
【００２９】銅に対し金属等の添加物を添加して成る合金薄膜は、一般的な配線材料として用いられている銅やＡｇ，Ａｕ等の金属から成る薄膜と比較して、半導体基板（例えば、Ｓｉ基板）や酸化膜（例えば、ＳｉＯ2）表面に対する付着力が高く、平滑性が良好であることが知られている（特開２０００−２６９１６２号参照）。また、前記の添加物として、銀，金等の金属よりもニッケル等のイオン化傾向が大きい（酸化物生成エネルギーが高い）金属を用いることにより、合金薄膜の対象物に対する付着性を良好にできることが知られている（日刊工業新聞社発行の「ＭＯＳ電界効果トランジスタ」（NDC549.82）における第６６頁〜第６７頁の２・１・２参照）。さらに、前記の添加物としては、銅との親和性（混合性）が高い金属（例えば、ニッケル，亜鉛）を用いることが好ましい。
【００３０】例えば、銅との化学的反応性が低い対象物に対して、スパッタリングにより銅とニッケルとの合金膜（以下、Ｃｕ−Ｎｉ膜と称する）を形成する場合、以下に示す現象が起こる。まず、スパッタリング開始直後は、図１ａに示すように付着力の高いＮｉ原子１１が対象物７２表面に付着する。付着力の低いＣｕ原子７１においては、特に表面の温度が高い場合、対象物７２表面に到達後にＣｕ原子７１が対象物から離散するものもある（例えば、図７（Ａ））。
【００３１】Ｃｕ原子７１とＮｉ原子１１とは互いに親和性を有するため、時間経過と共に前記の付着したＮｉ原子１１の周囲に対して、別のＣｕ原子７１およびＮｉ原子１１が順次付着する。その結果、Ｃｕ原子７１とＮｉ原子１１により結晶成長し、例えば図７の銅のみを用いた場合と比較すると、図１ｃに示すように結晶１２の粒径が小さく表面粗さの小さい平坦なＣｕ−Ｎｉ膜１３が形成される。
【００３２】さらに、前記のような合金膜は、対象物に対する拡散性が低いことで知られている。
【００３３】ここで、Ｓｉ基板上にＳｉＯ2膜を堆積し、スパッタリング装置（日本電子製のＪＥＣ−ＳＰ３６０Ｒ）により、銅にニッケルを３０％含有した厚さ１００ｎｍのＣｕ−Ｎｉ膜を前記ＳｉＯ2膜上に形成することにより、半導体基板の試料を作製した。そして、ＡＥＳ深さ方向分析装置（日本電子製のＪＡＭＰ−７８００）を用いて、前記試料の深さ方向における各成分（Ｓｉ，Ｏ，Ｎｉ，Ｃｕ）の濃度分布を測定し、その結果を図２のＣｕ−Ｎｉ膜表面からの深さに対する検出強度特性図に示した。また、前記の試料を種々の温度（２００℃，３００℃，４００℃）で１時間アニーリングした場合の各成分の濃度分布もそれぞれ調べ、それら結果を図３R>３〜図５の深さに対する検出強度特性図に示した。
【００３４】図２に示すようにアニーリングを施さなかった試料の場合、ＳｉＯ2膜中においてＣｕ，Ｎｉが殆ど検出されず、図３，４に示す温度２００℃，３００℃のアニーリングを施した試料においても、同様に検出されなかったことを読み取れる。一方、図５に示すように温度４００℃のアニーリングを施した試料においては、ＳｉＯ2膜中においてＣｕ，Ｎｉがそれぞれ少量検出されたことを読み取れる。すなわち、Ｃｕ−Ｎｉ膜は、温度３００℃程度（温度４００℃未満）の熱処理を施しても対象物に対する拡散が殆ど起こらないことを確認できた。
【００３５】以上示したことから、デュアルダマシン法のシード膜において、前記のＣｕ−Ｎｉ膜等の合金膜を用いることにより、そのシード膜の結晶粒径を小さくして平滑性を良好にできることが解った。また、ニッケル，亜鉛等の化学的反応性の高い金属（銅よりもイオン化傾向の大きい金属）を用いるため、バリア膜や上層配線に対する付着性および平滑性を良好にできることが解った。さらに、シード膜において、酸化膜（ＳｉＯ2）やバリア膜に対する拡散を極めて少量に抑えられることが解った。
【００３６】さらにまた、銅に対するニッケル，亜鉛等の金属の添加量が多くなるほど、そのシード膜の抵抗は高くなるため、上層配線等と比較してシード膜の厚さが薄いため、配線全体における導電性への影響は極めて小さく、耐エレクトロマイグレーション性を向上できることが解った。
【００３７】次に、本実施の形態における配線用シード膜および半導体装置の配線方法の第１，第２実施例を説明する。
【００３８】（第１実施例）まず、下層配線形成工程Ｓ６１により、半導体基板上の絶縁膜６０に対して下層絶縁膜（ＳｉＯ2膜）６１を堆積して形成した後、そのＳｉＯ2膜６１の溝６１ａを埋め込むように、銅から成る下層配線６２を形成した。
【００３９】次に、層間絶縁膜形成工程Ｓ６２にて、前記下層絶縁膜６１表面および下層配線６２表面を覆うように、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ2膜，ＳｉＮ膜をそれぞれ厚さ５００ｎｍ，５０ｎｍ堆積して、層間絶縁膜６３，ストッパ膜６４を順次形成した。また、ストッパ膜６４における下層配線６２上には、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングにより口径１５０ｎｍの孔６４ａを形成した。そして、前記ストッパ膜６４を介してドライエッチングすることにより、層間絶縁膜６３にコンタクトホール６３ａを形成した。
【００４０】その後、配線絶縁膜形成工程Ｓ６３にてＳｉＯ2膜を厚さ５００ｎｍ堆積して上層絶縁膜６５を形成し、マスク６６を介してドライエッチングすることにより、前記上層絶縁膜６５に溝部６５ａを形成すると共に、前記コンタクトホール６３ａ中の上層絶縁膜６５を除去した。なお、前記の溝部の口径は２５０ｎｍとした。
【００４１】前記コンタクトホール底部に残存した自然酸化膜（上層絶縁膜６５）をＡｒスパッタリングにより除去した後、バリア膜形成工程Ｓ６４にて、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより厚さ３０ｎｍのＴａＮ膜を堆積してバリア膜６７を形成した。次に、シード膜形成工程Ｓ６５にて、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより銅にニッケルを３０％含有した厚さ８０ｎｍのＣｕ−Ｎｉ膜を堆積してシード膜６８を形成した。
【００４２】なお、前記バリア膜６７およびシード膜６８の成膜条件は、以下に示すものとした。また、前記のＡｒスパッタリングからシード膜形成工程Ｓ６５までの間は、真空雰囲気下において連続的に行った。
【００４３】（バリア膜およびシード膜の成膜条件）
ガス……Ａｒ１０００SCCMＤＣパワー……６ｋＷ温度……１００℃圧力……０．４Ｐａ前記のように作製したシード膜６８の表面を観察したところ、凹凸が無く平坦であることを確認できた。また、バリア膜６７に対する付着性が良好であることを確認できた。
【００４４】（第２実施例）前記第１実施例と同様の工程を経て、シード膜形成工程Ｓ６５において銅に亜鉛を３０％含有した合金膜（以下、Ｃｕ−Ｚｎ膜と称する）または銅に亜鉛を２５％含有しニッケルを５％含有して成る合金膜（以下、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ膜と称する）を堆積してシード膜６８を形成した。その結果、それぞれ第１実施例と同様に、シード膜６８において凹凸が無く平坦であることを確認できた。また、第１実施例程の付着力は得られないが、シード膜の抵抗を低減できることが確認できた。
【００４５】以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【００４６】例えば、本発明のシード膜は、Ｃｕ−Ｎｉ膜，Ｃｕ−Ｚｎ膜，Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ膜に限らず、それら合金膜はＴｉ，Ｃｒ，Ｖのうち何れか一つ以上を添加したものでも良い。
【００４７】また、本発明のシード膜において、銅に添加する金属はニッケルや亜鉛に限られるものではなく、銅よりもイオン化傾向が大きく且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を用いても良い。その添加量においても、本実施の形態に限られるものではなく、目的とする半導体装置の特性等に応じて適宜変更できるが、シード膜の抵抗が上昇することを抑えるために、例えば添加量を３０％以下にすることが好ましい。
【００４８】さらに、本発明によるシード膜の耐エレクトロマイグレーション性，耐拡散性，付着性が高いため、バリア膜はＴａＮ膜に限らず、シード膜がＣｕ−Ｎｉ膜（またはＣｕ−Ｚｎ膜）である場合にはＴａ，ＴｉＮ，Ｗ，ＷＮ，ＷＳｉＮのうち何れか一つの膜を用いても良く、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ膜（またはＣｕ−Ｎｉ膜）の場合にはＴｉまたはＣｒの膜を用いても良い。
【００４９】さらにまた、本発明のシード膜は、真空蒸着等により形成した場合においても、スパッタリングにより形成した場合と同様の作用効果が得られる。
【００５０】なお、本実施の形態では、上層配線（銅）の埋め込みをメッキにより行ったが、例えばスパッタリングにより行っても良い。
【００５１】
【発明の効果】以上、本発明によれば、シード膜の結晶粒径が小さく凝集が起こらないため、バリア膜等の下地の材質や形状に影響を受けることなく、そのバリア膜の平滑性を良好にでき、たとえアスペクト比の大きいコンタクトホール等に対しても良好に埋め込むことが可能になり、ボイド等の発生を防ぐことができる。
【００５２】また、本発明のシード膜は、バリア膜や上層配線に対する付着性や耐拡散性，耐エレクトロマイグレーション性が高いため、バリア膜の選択の自由度が高く成膜条件の最適化が容易になり、既存の製造装置により形成できると共に製造コストを低減できる。
【００５３】さらに、セルフアニーリング効果によるコンタクト不良が起こらないため、アニーリングを追加して行う必要が無くなくなる。
【００５４】ゆえに、低コストにて歩留まり，信頼性，電気的特性の高い半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅およびニッケルをスパッタリングした場合の概略説明図。
【図２】アニーリングを施さなかった場合の検出強度特性図。
【図３】温度２００℃のアニーリングした場合の検出強度特性図。
【図４】温度３００℃のアニーリングした場合の検出強度特性図。
【図５】温度４００℃のアニーリングした場合の検出強度特性図。
【図６】一般的なデュアルダマシン法の概略工程図。
【図７】銅をスパッタリングした場合の概略説明図。
【図８】アスペクト比が大きい場合における配線構造の概略説明図。
【符号の説明】
１１…Ｎｉ原子
１２…結晶
１３…Ｃｕ−Ｎｉ膜
６０…絶縁膜
６１…下層絶縁膜
６１ａ…溝
６２…下層配線
６２ａ，６７…バリア膜
６２ｂ…拡散防止膜
６３…層間絶縁膜
６３ａ…コンタクトホール
６４…ストッパ膜
６４ａ，６６ａ…孔
６５…上層絶縁膜
６５ａ…溝部
６６…マスク
６８…シード膜
６９…上層配線
７１…Ｃｕ原子
７２…対象物（絶縁膜，酸化膜，バリア膜，半導体基板等）
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅を主成分とする合金膜を用いた埋め込み配線用シード膜および半導体装置の配線方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体集積回路の配線材料にはアルミニウムやアルミニウム合金が用いられていたが、近年の集積回路において高速化，高集積化，微細化，複雑化になり、低抵抗かつ許容電流密度の高い銅（純銅）を用いた配線方法が注目されている。銅を用いた配線形成方法としては、例えば絶縁膜に対して目的とする配線に応じた溝を形成した後、その溝に銅の配線材料を埋め込み、余分な配線材料を除去し平坦化するダマシン法が知られている。
【０００３】特に、配線の多層化においては、その各配線をそれぞれ配線絶縁膜や層間絶縁膜を介して積層されるため、それら各配線絶縁膜，層間絶縁膜に対して段差状の溝とコンタクトホール（ビアホール）を形成し、この溝とコンタクトホールに配線材料を埋め込むように堆積することにより、前記の各配線層を電気的に接続する。前記のように、配線用の溝およびコンタクトプラグ用のコンタクトホールを形成する方法としてデュアルダマシン法が知られている。
【０００４】図６の概略工程図は、一般的なデュアルダマシン法により下層配線上に上層配線を形成する際の一例を示すものである。図６において、ステップＳ６１は下層配線形成工程を示すものであり、まず所望の素子（図示省略）が形成された半導体基板上の絶縁膜６０に対して酸化膜（例えば、ＳｉＯ2膜）から成る下層配線用絶縁膜（以下、下層絶縁膜と称する）６１を堆積して形成した後、その下層絶縁膜６１に対し所望パターンのマスク（図示省略）を介して溝６１ａを形成する。そして、前記溝６１ａの内壁を覆うようにバリア膜６２ａを形成した後、その溝６１ａを埋め込むように銅を堆積しＣＭＰ（CHEMICAL MECHANICAL POLISH）法により研磨して、銅から成る下層配線６２を形成する。
【０００５】ステップＳ６２は層間絶縁膜形成工程を示すものであり、前記の下層絶縁膜６１表面および下層配線６２表面を覆うように拡散防止膜（バリアメタル；例えば、ＳｉＮ膜）６２ｂ，層間絶縁膜（例えばＳｉＯ2膜）６３，ストッパ膜（例えば、ＳｉＮ膜）６４を順次堆積して形成し、前記マスクと同様のパターンで前記ストッパ膜６４に孔６４ａを形成した後、そのストッパ膜６４を介して前記層間絶縁膜６３（および拡散防止膜６２ｂ）をエッチングすることにより、その層間絶縁膜６３（および拡散防止膜６２ｂ）における下層配線６２上にコンタクトホール６３ａを形成する。
【０００６】次に、ステップＳ６３の配線絶縁膜形成工程により、前記コンタクトホール６３ａに埋め込むように前記ストッパ膜６４上に上層配線用絶縁膜（以下、上層絶縁膜と称する）６５を堆積（層間絶縁膜６３と同様の厚さに堆積）して形成する、その後、フォトリソグラフィーにより、前記孔６４ａよりも広い幅の孔６６ａが形成されたパターンのマスク６６を、前記上層絶縁膜６５上に形成する。そして、前記マスク６６を介してエッチングすることにより、前記上層絶縁膜６５に溝部（コンタクトホール６３ａよりも広い幅の溝部）６５ａを形成すると共に、前記コンタクトホール６３ａ中の上層絶縁膜６５を除去する。
【０００７】前記マスク６６を除去した後、ステップＳ６４のバリア膜形成工程により、前記のコンタクトホール６３ａ，溝部６５ａ，上層絶縁膜６５の表面を覆うように、バリア膜（Ｔａ，ＴａＮ，ＴｉＮ，ＷＮ，ＷＳｉＮ，ＴａＳｉＮ，ＴｉＳｉＮ等の薄膜）６７をスパッタリングまたはＣＶＤ（CHEMICAL VAPOR DEPOSITION）法により形成する。その後、ステップＳ６５のシード膜形成工程により、後工程のメッキ工程における電流供給用の導体膜として、前記のバリア膜６７表面を覆うように銅から成るシード膜６８をスパッタリング等により形成する。
【０００８】そして、ステップＳ６６のメッキ工程にて、前記のコンタクトホール６３ａ，溝部６５ａを反映したシード膜６８の凹部６８ａを埋め込むように、そのシード膜６８表面に銅をメッキして上層配線６９を形成し、必要に応じてアニーリングしてから、前記の上層配線６９（およびバリア膜６７，シード膜６８）をステップＳ６７の研磨工程にてＣＭＰ法により研磨（上層絶縁膜６５の表面（上側表面）が露出するように研磨）して平坦化する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の集積回路における高集積化，複雑化に応じて、層間絶縁膜や配線絶縁膜の薄膜化よりもコンタクトホールの径や溝部の幅の微細化が進み、それらアスペクト比が大きくなっているため、そのコンタクトホールに対する配線材料等の埋め込みが困難になっている。
【００１０】例えば、銅との化学的反応性（付着性）が低い対象物（例えば、絶縁膜，酸化膜，バリア膜，半導体基板）に対して、銅をスパッタリングにより堆積して膜を形成する場合、以下に示す現象が起こる。まず、スパッタリング開始直後は、図７Ａに示すように幾つかのＣｕ原子７１が対象物７２の表面に付着する。その後、時間経過と共に、別のＣｕ原子７１が図７Ｂに示すように前記の付着した各Ｃｕ原子７１の周囲に付着し凝集して結晶成長する。これにより、たとえ対象物７２の表面が平坦であっても、図７Ｃに示すように大きい粒径の結晶７３が形成され、凹凸状（表面粗さが大きい）の膜７４が形成されてしまう。このような現象は、対象物７２の表面が清浄化されたものであるほど顕著になる。
【００１１】このため、アスペクト比が大きい場合、図６に示したような工程を経てバリア膜上にシード膜を形成すると、図８Ａに示すようにバリア膜６７表面に対して銅が局所的に堆積され、シード膜６８の厚さ（特に、銅原子が届きにくいコンタクトホール底部の膜厚）が不均一になる。そして、図８Ｂに示すように、前記の厚さが不均一なシード膜６８上に銅をメッキして上層配線６９を形成すると、その上層配線６９中にボイド８１が形成される。
【００１２】すなわち、コンタクトプラグにおける電気的な接続不良，高抵抗化，耐エレクトロマイグレーション性の低下等の配線不良が生じる。さらに、銅を用いたシード膜は付着性が低いため、そのシード膜がバリア膜から剥離してしまう恐れがある。
【００１３】また、銅を用いて対象物表面に膜を形成すると、比較的低いスパッタリング（またはアニーリング）温度（例えば、約２００℃以上）でも比較的速い拡散速度にて対象物に拡散する問題がある。そこで、前記のように、絶縁膜（または酸化膜）上にシード膜を形成する場合には耐拡散性のためにバリア膜が用いられているが、銅に対する耐拡散性を有するバリア膜を用いる必要があると共に、酸化膜およびシード膜との付着性や耐エレクトロマイグレーション性等を考慮する必要がある。このため、バリア膜に使用する材料が極めて制限されてしまう。
【００１４】本発明は、前記課題に基づいてなされたものであり、シード膜の平滑性，付着性，耐拡散性，耐エレクトロマイグレーション性を向上させ、低コストにて歩留まり，信頼性，電気的特性の高い半導体装置が作製するための配線用シード膜および半導体装置の配線方法を提供することにある。
【００１５】
【発明を解決するための手段】本発明は前記の課題の解決を図るために、請求項１に記載の発明は、銅を主成分とし、下地層上に埋め込み配線を形成する際の導体膜として用いられる配線用シード膜において、前記銅よりもイオン化傾向が大きく、且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を含有したことを特徴とする。
【００１６】請求項２に記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、金属がニッケルまたは亜鉛であることを特徴とする。
【００１７】請求項３に記載の発明は、前記請求項２記載の発明において、金属の添加量が３０％〜５％であることを特徴とする。
【００１８】請求項４に記載の発明は、銅を主成分とし、下層配線（下地層）上のバリア膜に上層配線を形成する際の導体膜として用いられる配線用シード膜において、前記銅よりもイオン化傾向が大きく、且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を含有したことを特徴とする。
【００１９】請求項５に記載の発明は、前記請求項４記載の発明において、金属がニッケルまたは亜鉛であることを特徴とする。
【００２０】請求項６に記載の発明は、前記請求項５記載の発明において、金属の添加量が３０％〜５％であることを特徴とする。
【００２１】請求項７に記載の発明は、前記請求項５記載の発明において、バリア膜は、前記金属がニッケルまたは亜鉛の場合にはＴａＮ，Ｔａ，ＴｉＮ，Ｗ，ＷＮ，ＷＳｉＮのうち何れか一つとし、前記金属がニッケルまたはニッケルおよび亜鉛である場合にはＴｉまたはＣｒであることを特徴とする。
【００２２】請求項８に記載の発明は、前記請求項７記載の発明において、金属の添加量が３０％〜５％であることを特徴とする。
【００２３】請求項９に記載の発明は、下地層上の絶縁膜にコンタクトホールおよび溝部を形成した後、前記のコンタクトホールおよび溝部に埋め込むように、銅を主成分としたシード膜を介して上層配線を形成する半導体装置の配線方法において、前記シード膜は、銅よりもイオン化傾向が大きく且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を銅と共に用いたことを特徴とする。
【００２４】請求項１０に記載の発明は、前記請求項９記載の発明において、シード膜はスパッタリングまたは蒸着して形成したことを特徴とする。
【００２５】請求項１１に記載の発明は、前記請求項９記載の発明において、金属がニッケルまたは亜鉛であることを特徴とする。
【００２６】請求項１２に記載の発明は、前記請求項１１記載の発明において、金属は銅に対して３０％〜５％の割合で用いたことを特徴とする。
【００２７】なお、前記の下地層においては、下層配線だけでなく素子形成領域であっても良い。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態における配線用シード膜および半導体装置の配線方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図６，７に示すものと同様なものには同一符号を用いて、その詳細な説明を省略する。
【００２９】銅に対し金属等の添加物を添加して成る合金薄膜は、一般的な配線材料として用いられている銅やＡｇ，Ａｕ等の金属から成る薄膜と比較して、半導体基板（例えば、Ｓｉ基板）や酸化膜（例えば、ＳｉＯ2）表面に対する付着力が高く、平滑性が良好であることが知られている（特開２０００−２６９１６２号参照）。また、前記の添加物として、銀，金等の金属よりもニッケル等のイオン化傾向が大きい（酸化物生成エネルギーが高い）金属を用いることにより、合金薄膜の対象物に対する付着性を良好にできることが知られている（日刊工業新聞社発行の「ＭＯＳ電界効果トランジスタ」（NDC549.82）における第６６頁〜第６７頁の２・１・２参照）。さらに、前記の添加物としては、銅との親和性（混合性）が高い金属（例えば、ニッケル，亜鉛）を用いることが好ましい。
【００３０】例えば、銅との化学的反応性が低い対象物に対して、スパッタリングにより銅とニッケルとの合金膜（以下、Ｃｕ−Ｎｉ膜と称する）を形成する場合、以下に示す現象が起こる。まず、スパッタリング開始直後は、図１ａに示すように付着力の高いＮｉ原子１１が対象物７２表面に付着する。付着力の低いＣｕ原子７１においては、特に表面の温度が高い場合、対象物７２表面に到達後にＣｕ原子７１が対象物から離散するものもある（例えば、図７（Ａ））。
【００３１】Ｃｕ原子７１とＮｉ原子１１とは互いに親和性を有するため、時間経過と共に前記の付着したＮｉ原子１１の周囲に対して、別のＣｕ原子７１およびＮｉ原子１１が順次付着する。その結果、Ｃｕ原子７１とＮｉ原子１１により結晶成長し、例えば図７の銅のみを用いた場合と比較すると、図１ｃに示すように結晶１２の粒径が小さく表面粗さの小さい平坦なＣｕ−Ｎｉ膜１３が形成される。
【００３２】さらに、前記のような合金膜は、対象物に対する拡散性が低いことで知られている。
【００３３】ここで、Ｓｉ基板上にＳｉＯ2膜を堆積し、スパッタリング装置（日本電子製のＪＥＣ−ＳＰ３６０Ｒ）により、銅にニッケルを３０％含有した厚さ１００ｎｍのＣｕ−Ｎｉ膜を前記ＳｉＯ2膜上に形成することにより、半導体基板の試料を作製した。そして、ＡＥＳ深さ方向分析装置（日本電子製のＪＡＭＰ−７８００）を用いて、前記試料の深さ方向における各成分（Ｓｉ，Ｏ，Ｎｉ，Ｃｕ）の濃度分布を測定し、その結果を図２のＣｕ−Ｎｉ膜表面からの深さに対する検出強度特性図に示した。また、前記の試料を種々の温度（２００℃，３００℃，４００℃）で１時間アニーリングした場合の各成分の濃度分布もそれぞれ調べ、それら結果を図３R>３〜図５の深さに対する検出強度特性図に示した。
【００３４】図２に示すようにアニーリングを施さなかった試料の場合、ＳｉＯ2膜中においてＣｕ，Ｎｉが殆ど検出されず、図３，４に示す温度２００℃，３００℃のアニーリングを施した試料においても、同様に検出されなかったことを読み取れる。一方、図５に示すように温度４００℃のアニーリングを施した試料においては、ＳｉＯ2膜中においてＣｕ，Ｎｉがそれぞれ少量検出されたことを読み取れる。すなわち、Ｃｕ−Ｎｉ膜は、温度３００℃程度（温度４００℃未満）の熱処理を施しても対象物に対する拡散が殆ど起こらないことを確認できた。
【００３５】以上示したことから、デュアルダマシン法のシード膜において、前記のＣｕ−Ｎｉ膜等の合金膜を用いることにより、そのシード膜の結晶粒径を小さくして平滑性を良好にできることが解った。また、ニッケル，亜鉛等の化学的反応性の高い金属（銅よりもイオン化傾向の大きい金属）を用いるため、バリア膜や上層配線に対する付着性および平滑性を良好にできることが解った。さらに、シード膜において、酸化膜（ＳｉＯ2）やバリア膜に対する拡散を極めて少量に抑えられることが解った。
【００３６】さらにまた、銅に対するニッケル，亜鉛等の金属の添加量が多くなるほど、そのシード膜の抵抗は高くなるため、上層配線等と比較してシード膜の厚さが薄いため、配線全体における導電性への影響は極めて小さく、耐エレクトロマイグレーション性を向上できることが解った。
【００３７】次に、本実施の形態における配線用シード膜および半導体装置の配線方法の第１，第２実施例を説明する。
【００３８】（第１実施例）まず、下層配線形成工程Ｓ６１により、半導体基板上の絶縁膜６０に対して下層絶縁膜（ＳｉＯ2膜）６１を堆積して形成した後、そのＳｉＯ2膜６１の溝６１ａを埋め込むように、銅から成る下層配線６２を形成した。
【００３９】次に、層間絶縁膜形成工程Ｓ６２にて、前記下層絶縁膜６１表面および下層配線６２表面を覆うように、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ2膜，ＳｉＮ膜をそれぞれ厚さ５００ｎｍ，５０ｎｍ堆積して、層間絶縁膜６３，ストッパ膜６４を順次形成した。また、ストッパ膜６４における下層配線６２上には、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングにより口径１５０ｎｍの孔６４ａを形成した。そして、前記ストッパ膜６４を介してドライエッチングすることにより、層間絶縁膜６３にコンタクトホール６３ａを形成した。
【００４０】その後、配線絶縁膜形成工程Ｓ６３にてＳｉＯ2膜を厚さ５００ｎｍ堆積して上層絶縁膜６５を形成し、マスク６６を介してドライエッチングすることにより、前記上層絶縁膜６５に溝部６５ａを形成すると共に、前記コンタクトホール６３ａ中の上層絶縁膜６５を除去した。なお、前記の溝部の口径は２５０ｎｍとした。
【００４１】前記コンタクトホール底部に残存した自然酸化膜（上層絶縁膜６５）をＡｒスパッタリングにより除去した後、バリア膜形成工程Ｓ６４にて、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより厚さ３０ｎｍのＴａＮ膜を堆積してバリア膜６７を形成した。次に、シード膜形成工程Ｓ６５にて、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより銅にニッケルを３０％含有した厚さ８０ｎｍのＣｕ−Ｎｉ膜を堆積してシード膜６８を形成した。
【００４２】なお、前記バリア膜６７およびシード膜６８の成膜条件は、以下に示すものとした。また、前記のＡｒスパッタリングからシード膜形成工程Ｓ６５までの間は、真空雰囲気下において連続的に行った。
【００４３】（バリア膜およびシード膜の成膜条件）
ガス……Ａｒ１０００SCCMＤＣパワー……６ｋＷ温度……１００℃圧力……０．４Ｐａ前記のように作製したシード膜６８の表面を観察したところ、凹凸が無く平坦であることを確認できた。また、バリア膜６７に対する付着性が良好であることを確認できた。
【００４４】（第２実施例）前記第１実施例と同様の工程を経て、シード膜形成工程Ｓ６５において銅に亜鉛を３０％含有した合金膜（以下、Ｃｕ−Ｚｎ膜と称する）または銅に亜鉛を２５％含有しニッケルを５％含有して成る合金膜（以下、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ膜と称する）を堆積してシード膜６８を形成した。その結果、それぞれ第１実施例と同様に、シード膜６８において凹凸が無く平坦であることを確認できた。また、第１実施例程の付着力は得られないが、シード膜の抵抗を低減できることが確認できた。
【００４５】以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【００４６】例えば、本発明のシード膜は、Ｃｕ−Ｎｉ膜，Ｃｕ−Ｚｎ膜，Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ膜に限らず、それら合金膜はＴｉ，Ｃｒ，Ｖのうち何れか一つ以上を添加したものでも良い。
【００４７】また、本発明のシード膜において、銅に添加する金属はニッケルや亜鉛に限られるものではなく、銅よりもイオン化傾向が大きく且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を用いても良い。その添加量においても、本実施の形態に限られるものではなく、目的とする半導体装置の特性等に応じて適宜変更できるが、シード膜の抵抗が上昇することを抑えるために、例えば添加量を３０％以下にすることが好ましい。
【００４８】さらに、本発明によるシード膜の耐エレクトロマイグレーション性，耐拡散性，付着性が高いため、バリア膜はＴａＮ膜に限らず、シード膜がＣｕ−Ｎｉ膜（またはＣｕ−Ｚｎ膜）である場合にはＴａ，ＴｉＮ，Ｗ，ＷＮ，ＷＳｉＮのうち何れか一つの膜を用いても良く、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ膜（またはＣｕ−Ｎｉ膜）の場合にはＴｉまたはＣｒの膜を用いても良い。
【００４９】さらにまた、本発明のシード膜は、真空蒸着等により形成した場合においても、スパッタリングにより形成した場合と同様の作用効果が得られる。
【００５０】なお、本実施の形態では、上層配線（銅）の埋め込みをメッキにより行ったが、例えばスパッタリングにより行っても良い。
【００５１】
【発明の効果】以上、本発明によれば、シード膜の結晶粒径が小さく凝集が起こらないため、バリア膜等の下地の材質や形状に影響を受けることなく、そのバリア膜の平滑性を良好にでき、たとえアスペクト比の大きいコンタクトホール等に対しても良好に埋め込むことが可能になり、ボイド等の発生を防ぐことができる。
【００５２】また、本発明のシード膜は、バリア膜や上層配線に対する付着性や耐拡散性，耐エレクトロマイグレーション性が高いため、バリア膜の選択の自由度が高く成膜条件の最適化が容易になり、既存の製造装置により形成できると共に製造コストを低減できる。
【００５３】さらに、セルフアニーリング効果によるコンタクト不良が起こらないため、アニーリングを追加して行う必要が無くなくなる。
【００５４】ゆえに、低コストにて歩留まり，信頼性，電気的特性の高い半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅およびニッケルをスパッタリングした場合の概略説明図。
【図２】アニーリングを施さなかった場合の検出強度特性図。
【図３】温度２００℃のアニーリングした場合の検出強度特性図。
【図４】温度３００℃のアニーリングした場合の検出強度特性図。
【図５】温度４００℃のアニーリングした場合の検出強度特性図。
【図６】一般的なデュアルダマシン法の概略工程図。
【図７】銅をスパッタリングした場合の概略説明図。
【図８】アスペクト比が大きい場合における配線構造の概略説明図。
【符号の説明】
１１…Ｎｉ原子
１２…結晶
１３…Ｃｕ−Ｎｉ膜
６０…絶縁膜
６１…下層絶縁膜
６１ａ…溝
６２…下層配線
６２ａ，６７…バリア膜
６２ｂ…拡散防止膜
６３…層間絶縁膜
６３ａ…コンタクトホール
６４…ストッパ膜
６４ａ，６６ａ…孔
６５…上層絶縁膜
６５ａ…溝部
６６…マスク
６８…シード膜
６９…上層配線
７１…Ｃｕ原子
７２…対象物（絶縁膜，酸化膜，バリア膜，半導体基板等）
【特許請求の範囲】
【請求項１】 銅を主成分とし、下地層上に埋め込み配線を形成する際の導体膜として用いられる配線用シード膜において、前記銅よりもイオン化傾向が大きく、且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を含有したことを特徴とする配線用シード膜。
【請求項２】 前記金属は、ニッケルまたは亜鉛であることを特徴とする請求項１記載の配線用シード膜。
【請求項３】 前記金属の添加量は、３０％〜５％であることを特徴とする請求項２記載の配線用シード膜。
【請求項４】 銅を主成分とし、下層配線上のバリア膜に上層配線を形成する際の導体膜として用いられる配線用シード膜において、前記銅よりもイオン化傾向が大きく、且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を含有したことを特徴とする配線用シード膜。
【請求項５】 前記金属は、ニッケルまたは亜鉛であることを特徴とする請求項４記載の配線用シード膜。
【請求項６】 前記金属の添加量は、３０％〜５％であることを特徴とする請求項５記載の配線用シード膜。
【請求項７】 前記バリア膜は、前記金属がニッケルまたは亜鉛の場合にはＴａＮ，Ｔａ，ＴｉＮ，Ｗ，ＷＮ，ＷＳｉＮのうち何れか一つとし、前記金属がニッケルまたはニッケルおよび亜鉛である場合にはＴｉまたはＣｒであることを特徴とする請求項５記載の配線用シード膜。
【請求項８】 前記金属の添加量は、３０％〜５％であることを特徴とする請求項７記載の配線用シード膜。
【請求項９】 下地層上の絶縁膜にコンタクトホールおよび溝部を形成した後、前記のコンタクトホールおよび溝部に埋め込むように、銅を主成分としたシード膜を介して上層配線を形成する半導体装置の配線方法において、前記シード膜は、銅よりもイオン化傾向が大きく且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を銅と共に用いたことを特徴とする半導体装置の配線方法。
【請求項１０】 前記シード膜は、スパッタリングまたは蒸着して形成したことを特徴とする請求項９記載の半導体装置の配線方法。
【請求項１１】 前記金属は、ニッケルまたは亜鉛であることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の配線方法。
【請求項１２】 前記金属は、銅に対して３０％〜５％の割合で用いたことを特徴とする請求項１１記載の半導体装置の配線方法。
【請求項１】 銅を主成分とし、下地層上に埋め込み配線を形成する際の導体膜として用いられる配線用シード膜において、前記銅よりもイオン化傾向が大きく、且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を含有したことを特徴とする配線用シード膜。
【請求項２】 前記金属は、ニッケルまたは亜鉛であることを特徴とする請求項１記載の配線用シード膜。
【請求項３】 前記金属の添加量は、３０％〜５％であることを特徴とする請求項２記載の配線用シード膜。
【請求項４】 銅を主成分とし、下層配線上のバリア膜に上層配線を形成する際の導体膜として用いられる配線用シード膜において、前記銅よりもイオン化傾向が大きく、且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を含有したことを特徴とする配線用シード膜。
【請求項５】 前記金属は、ニッケルまたは亜鉛であることを特徴とする請求項４記載の配線用シード膜。
【請求項６】 前記金属の添加量は、３０％〜５％であることを特徴とする請求項５記載の配線用シード膜。
【請求項７】 前記バリア膜は、前記金属がニッケルまたは亜鉛の場合にはＴａＮ，Ｔａ，ＴｉＮ，Ｗ，ＷＮ，ＷＳｉＮのうち何れか一つとし、前記金属がニッケルまたはニッケルおよび亜鉛である場合にはＴｉまたはＣｒであることを特徴とする請求項５記載の配線用シード膜。
【請求項８】 前記金属の添加量は、３０％〜５％であることを特徴とする請求項７記載の配線用シード膜。
【請求項９】 下地層上の絶縁膜にコンタクトホールおよび溝部を形成した後、前記のコンタクトホールおよび溝部に埋め込むように、銅を主成分としたシード膜を介して上層配線を形成する半導体装置の配線方法において、前記シード膜は、銅よりもイオン化傾向が大きく且つ２Ａ族から８族または１Ｂ族から７族の範囲内にある元素のうち、何れか一つまたは２つ以上の金属を銅と共に用いたことを特徴とする半導体装置の配線方法。
【請求項１０】 前記シード膜は、スパッタリングまたは蒸着して形成したことを特徴とする請求項９記載の半導体装置の配線方法。
【請求項１１】 前記金属は、ニッケルまたは亜鉛であることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の配線方法。
【請求項１２】 前記金属は、銅に対して３０％〜５％の割合で用いたことを特徴とする請求項１１記載の半導体装置の配線方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図３】
【図４】
【図１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００３−１２４２１６（Ｐ２００３−１２４２１６Ａ）
【公開日】平成１５年４月２５日（２００３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−３１７８６１（Ｐ２００１−３１７８６１）
【出願日】平成１３年１０月１６日（２００１．１０．１６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年４月２５日（２００３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年１０月１６日（２００１．１０．１６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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