JP2000077412A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化による配線表面の劣化や配線抵抗の増大
を防止でき、エレクトロマイグレーション耐性の向上を
図る。 【解決手段】 半導体基板１０上に金属膜１４を堆積す
る工程と、金属膜１４の上に反射防止膜１５を堆積する
工程と、反射防止膜１５の上にレジストパターン１６を
形成する工程と、反射防止膜１５および金属膜１４に対
してレジストパターン１６をマスクとしてエッチングを
行う際に分子中にハロゲンとイオウを含むガスを用いて
エッチングを行って金属膜１４から成る金属配線１７を
形成する工程と、レジストパターン１６を除去する工程
とを含む。これにより、金属配線１７の表面が保護さ
れ、金属配線１７の耐酸化性が向上する。また、金属配
線１７の表面に銅の硫化物１８が形成されることにより
銅の表面拡散が抑制され、エレクトロマイグレーション
耐性も向上する。
を防止でき、エレクトロマイグレーション耐性の向上を
図る。 【解決手段】 半導体基板１０上に金属膜１４を堆積す
る工程と、金属膜１４の上に反射防止膜１５を堆積する
工程と、反射防止膜１５の上にレジストパターン１６を
形成する工程と、反射防止膜１５および金属膜１４に対
してレジストパターン１６をマスクとしてエッチングを
行う際に分子中にハロゲンとイオウを含むガスを用いて
エッチングを行って金属膜１４から成る金属配線１７を
形成する工程と、レジストパターン１６を除去する工程
とを含む。これにより、金属配線１７の表面が保護さ
れ、金属配線１７の耐酸化性が向上する。また、金属配
線１７の表面に銅の硫化物１８が形成されることにより
銅の表面拡散が抑制され、エレクトロマイグレーション
耐性も向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、銅を主材料とし
て用いる多層配線構造に関して、特に銅配線表面の酸化
を防止し、エレクトロマイグレーション耐性を向上させ
る半導体装置およびその製造方法に関するものである。
て用いる多層配線構造に関して、特に銅配線表面の酸化
を防止し、エレクトロマイグレーション耐性を向上させ
る半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高集積化に伴い、配線も微細化
していく傾向にある。そのため配線を流れる電流が増大
することになり、信頼性の確保にはエレクトロマイグレ
ーション耐性が要求される。そこでＡｌに代わる配線材
料として銅を用いることが考えられている。銅を半導体
装置の配線として使用するための微細加工技術として、
ダマシン法およびドライエッチング法の研究開発が活発
に行われている。ダマシン法とは、絶縁膜に配線となる
溝をあらかじめ形成し、その溝を銅のＰＶＤ法、ＣＶＤ
法およびメッキ法等で埋め込んだ後に化学機械研磨（Ｃ
ＭＰ）によって余分な金属膜を除去、平坦化することに
よって配線を形成する方法である。またドライエッチン
グではハロゲン〔例えば塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、
臭素（Ｂｒ）およびヨウ素（Ｉ）のうちの少なくとも１
種〕を含んだエッチングガスを用いるが、通常エッチン
グによって生成される銅のハロゲン化物の中で蒸気圧の
高い銅の塩化物（ＣｕＣｌｘ）を生成する塩素がエッチ
ングガスに用いられる。
していく傾向にある。そのため配線を流れる電流が増大
することになり、信頼性の確保にはエレクトロマイグレ
ーション耐性が要求される。そこでＡｌに代わる配線材
料として銅を用いることが考えられている。銅を半導体
装置の配線として使用するための微細加工技術として、
ダマシン法およびドライエッチング法の研究開発が活発
に行われている。ダマシン法とは、絶縁膜に配線となる
溝をあらかじめ形成し、その溝を銅のＰＶＤ法、ＣＶＤ
法およびメッキ法等で埋め込んだ後に化学機械研磨（Ｃ
ＭＰ）によって余分な金属膜を除去、平坦化することに
よって配線を形成する方法である。またドライエッチン
グではハロゲン〔例えば塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、
臭素（Ｂｒ）およびヨウ素（Ｉ）のうちの少なくとも１
種〕を含んだエッチングガスを用いるが、通常エッチン
グによって生成される銅のハロゲン化物の中で蒸気圧の
高い銅の塩化物（ＣｕＣｌｘ）を生成する塩素がエッチ
ングガスに用いられる。
【０００３】特に、特開平３−２９５２３２号公報に示
されたように、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ4 ）、窒素
（Ｎ2 ）、塩素（Ｃｌ2 ）およびアンモニア（ＮＨ3 ）
の混合ガスを用いるとエッチング中に形成される銅配線
の側壁に窒化シリコン膜から成る保護膜が形成される。
このため銅配線パターンのサイドエッチングが抑制され
るので、異方性に優れたエッチングが可能となる。
されたように、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ4 ）、窒素
（Ｎ2 ）、塩素（Ｃｌ2 ）およびアンモニア（ＮＨ3 ）
の混合ガスを用いるとエッチング中に形成される銅配線
の側壁に窒化シリコン膜から成る保護膜が形成される。
このため銅配線パターンのサイドエッチングが抑制され
るので、異方性に優れたエッチングが可能となる。
【０００４】しかしながら、銅は酸化速度が大きいため
銅薄膜を酸化雰囲気中にさらすと、膜内部まで銅の酸化
が進行する。しかも、表面に形成される酸化銅膜はアル
ミニウムやアルミニウム合金の表面に形成される酸化膜
と異なり緻密ではない。そのため銅配線上にパッシベー
ション膜や層間絶縁膜を被覆しても、密着性が悪いので
剥離を生じたりエレクトロマイグレーション耐性が低下
したりする問題が生じる。そこで、形成した銅配線の表
面を保護膜で覆う必要がある。
銅薄膜を酸化雰囲気中にさらすと、膜内部まで銅の酸化
が進行する。しかも、表面に形成される酸化銅膜はアル
ミニウムやアルミニウム合金の表面に形成される酸化膜
と異なり緻密ではない。そのため銅配線上にパッシベー
ション膜や層間絶縁膜を被覆しても、密着性が悪いので
剥離を生じたりエレクトロマイグレーション耐性が低下
したりする問題が生じる。そこで、形成した銅配線の表
面を保護膜で覆う必要がある。
【０００５】Ｃｕ配線を保護膜で覆う方法としては、例
えば上述したようにエッチング中に窒化シリコン膜を形
成する方法の他に、銅（Ｃｕ）とチタン（Ｔｉ）とから
成る合金ターゲットをスパッタして得られたＣｕ−Ｔｉ
薄膜を、窒素ガス雰囲気中で熱処理し、銅表面に窒化チ
タン膜を形成する方法が提案されている。この方法で
は、８００℃の熱処理により比抵抗を２．５μΩ・ｃｍ
まで低減できる。しかしながら、８００℃よりも低い温
度での熱処理では、粒界内に金属間化合物等が形成され
るなどして比抵抗が高くなり、しかも銅表面に窒化チタ
ニウムが形成されない。
えば上述したようにエッチング中に窒化シリコン膜を形
成する方法の他に、銅（Ｃｕ）とチタン（Ｔｉ）とから
成る合金ターゲットをスパッタして得られたＣｕ−Ｔｉ
薄膜を、窒素ガス雰囲気中で熱処理し、銅表面に窒化チ
タン膜を形成する方法が提案されている。この方法で
は、８００℃の熱処理により比抵抗を２．５μΩ・ｃｍ
まで低減できる。しかしながら、８００℃よりも低い温
度での熱処理では、粒界内に金属間化合物等が形成され
るなどして比抵抗が高くなり、しかも銅表面に窒化チタ
ニウムが形成されない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにアルミニ
ウムやアルミニウム合金を用いた金属配線ではエレクト
ロマイグレーションによる信頼性の低下が問題となって
きたため銅を用いた配線が検討されたが、酸化により配
線表面の品質が低下したり、配線抵抗が大きくなるとい
う問題があった。そこで、酸化防止のために窒化シリコ
ンや窒化チタンを保護膜に用いる方法が提案された。
ウムやアルミニウム合金を用いた金属配線ではエレクト
ロマイグレーションによる信頼性の低下が問題となって
きたため銅を用いた配線が検討されたが、酸化により配
線表面の品質が低下したり、配線抵抗が大きくなるとい
う問題があった。そこで、酸化防止のために窒化シリコ
ンや窒化チタンを保護膜に用いる方法が提案された。
【０００７】しかしながら、窒化シリコンを保護膜に用
いた場合には、窒化シリコン中のシリコンが銅配線中に
侵入して銅配線の抵抗を高める。また、窒化シリコン膜
を通して酸素が銅配線中に侵入するため、銅配線が酸化
される。これによっても銅配線の抵抗を高める。この現
象はレジスト除去のためのアッシング工程で酸素プラズ
マにさらされると特に顕著に現れる。
いた場合には、窒化シリコン中のシリコンが銅配線中に
侵入して銅配線の抵抗を高める。また、窒化シリコン膜
を通して酸素が銅配線中に侵入するため、銅配線が酸化
される。これによっても銅配線の抵抗を高める。この現
象はレジスト除去のためのアッシング工程で酸素プラズ
マにさらされると特に顕著に現れる。
【０００８】銅表面に窒化チタンを形成する方法におい
ては、８００℃以上の熱処理を要し、ＦＥＴ等で拡散層
の深さの増大を招くという問題がある。また、ダマシン
法で銅配線を形成する場合には、ＣＭＰ工程が終了した
段階で銅配線の表面が露出している。したがって必ず銅
表面が大気にさらされることになり、次工程までの間に
起こる酸化を防止することはできない。
ては、８００℃以上の熱処理を要し、ＦＥＴ等で拡散層
の深さの増大を招くという問題がある。また、ダマシン
法で銅配線を形成する場合には、ＣＭＰ工程が終了した
段階で銅配線の表面が露出している。したがって必ず銅
表面が大気にさらされることになり、次工程までの間に
起こる酸化を防止することはできない。
【０００９】したがって、この発明の目的は、このよう
な従来技術の問題点に鑑みて創案されたものであり、酸
化による配線表面の劣化や配線抵抗の増大を防止でき、
エレクトロマイグレーション耐性に優れた銅または銅合
金配線を有する半導体装置およびその製造方法を提供す
ることである。
な従来技術の問題点に鑑みて創案されたものであり、酸
化による配線表面の劣化や配線抵抗の増大を防止でき、
エレクトロマイグレーション耐性に優れた銅または銅合
金配線を有する半導体装置およびその製造方法を提供す
ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明の請求項１記載の半導体装置は、半導体基板
上に形成され銅または銅合金から成り周囲が全て保護膜
で覆われた金属配線と、この金属配線の表面の一部に保
護膜として形成された銅の硫化物とを備えた。このよう
に、銅または銅合金から成る金属配線の表面に形成され
た保護膜の一部が銅の酸化物よりも安定な銅の硫化物で
覆われているので、金属配線の表面が保護され、金属配
線の耐酸化性が向上する。また、金属配線の表面に銅の
硫化物を備えていることにより銅の表面拡散が抑制さ
れ、エレクトロマイグレーション耐性も向上する。
にこの発明の請求項１記載の半導体装置は、半導体基板
上に形成され銅または銅合金から成り周囲が全て保護膜
で覆われた金属配線と、この金属配線の表面の一部に保
護膜として形成された銅の硫化物とを備えた。このよう
に、銅または銅合金から成る金属配線の表面に形成され
た保護膜の一部が銅の酸化物よりも安定な銅の硫化物で
覆われているので、金属配線の表面が保護され、金属配
線の耐酸化性が向上する。また、金属配線の表面に銅の
硫化物を備えていることにより銅の表面拡散が抑制さ
れ、エレクトロマイグレーション耐性も向上する。
【００１１】請求項２記載の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に銅または銅合金から成る金属膜を堆積す
る工程と、金属膜の上に反射防止膜を堆積する工程と、
反射防止膜の上にレジストパターンを形成する工程と、
反射防止膜および金属膜に対してレジストパターンをマ
スクとしてエッチングを行う際に分子中にハロゲンとイ
オウを含むガスを用いてエッチングを行って金属膜から
成る金属配線を形成する工程と、レジストパターンを除
去する工程とを含む。
半導体基板上に銅または銅合金から成る金属膜を堆積す
る工程と、金属膜の上に反射防止膜を堆積する工程と、
反射防止膜の上にレジストパターンを形成する工程と、
反射防止膜および金属膜に対してレジストパターンをマ
スクとしてエッチングを行う際に分子中にハロゲンとイ
オウを含むガスを用いてエッチングを行って金属膜から
成る金属配線を形成する工程と、レジストパターンを除
去する工程とを含む。
【００１２】このように、反射防止膜および金属膜に対
してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行う
際に分子中にハロゲンとイオウを含むガスを用いてエッ
チングを行って金属膜から成る金属配線を形成するの
で、金属膜がエッチングされて金属配線が形成される過
程において表面に露出した銅と硫化水素が反応して銅硫
化物が形成される。これにより、金属配線の表面が保護
され、金属配線の耐酸化性が向上する。また、金属配線
の表面に銅の硫化物を形成することにより銅の表面拡散
が抑制され、エレクトロマイグレーション耐性も向上す
る。また、レジストパターンを除去する際に金属配線が
保護膜で覆われているためダメージを受けることはな
い。
してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行う
際に分子中にハロゲンとイオウを含むガスを用いてエッ
チングを行って金属膜から成る金属配線を形成するの
で、金属膜がエッチングされて金属配線が形成される過
程において表面に露出した銅と硫化水素が反応して銅硫
化物が形成される。これにより、金属配線の表面が保護
され、金属配線の耐酸化性が向上する。また、金属配線
の表面に銅の硫化物を形成することにより銅の表面拡散
が抑制され、エレクトロマイグレーション耐性も向上す
る。また、レジストパターンを除去する際に金属配線が
保護膜で覆われているためダメージを受けることはな
い。
【００１３】請求項３記載の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に銅または銅合金から成る金属膜を堆積す
る工程と、金属膜の上に反射防止膜を堆積する工程と、
反射防止膜の上にレジストパターンを形成する工程と、
反射防止膜および金属膜に対してレジストパターンをマ
スクとしてエッチングを行って金属膜から成る金属配線
を形成する工程と、レジストパターンを除去した後に金
属配線において銅が露出している領域の表面に銅の硫化
物を形成する工程とを含む。
半導体基板上に銅または銅合金から成る金属膜を堆積す
る工程と、金属膜の上に反射防止膜を堆積する工程と、
反射防止膜の上にレジストパターンを形成する工程と、
反射防止膜および金属膜に対してレジストパターンをマ
スクとしてエッチングを行って金属膜から成る金属配線
を形成する工程と、レジストパターンを除去した後に金
属配線において銅が露出している領域の表面に銅の硫化
物を形成する工程とを含む。
【００１４】このように、反射防止膜および金属膜に対
してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行っ
て金属膜から成る金属配線を形成し、レジストパターン
を除去した後に金属配線において銅が露出している領域
の表面に銅の硫化物を形成するので、金属配線の表面が
保護され、金属配線の耐酸化性が向上する。また、金属
配線の表面に銅の硫化物を形成することにより銅の表面
拡散が抑制され、エレクトロマイグレーション耐性も向
上する。
してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行っ
て金属膜から成る金属配線を形成し、レジストパターン
を除去した後に金属配線において銅が露出している領域
の表面に銅の硫化物を形成するので、金属配線の表面が
保護され、金属配線の耐酸化性が向上する。また、金属
配線の表面に銅の硫化物を形成することにより銅の表面
拡散が抑制され、エレクトロマイグレーション耐性も向
上する。
【００１５】請求項４記載の半導体装置の製造方法は、
製造方法３において、硫化物形成工程は、半導体基板を
硫化アンモニウム溶液に浸漬することにより銅の硫化物
を形成する。このように、半導体基板を硫化アンモニウ
ム溶液に浸漬することによる工程で銅の硫化物を形成す
ることができる。請求項５記載の半導体装置の製造方法
は、請求項３において、硫化物形成工程は、半導体基板
を硫化水素と窒素の混合ガスにさらすことにより銅の硫
化物を形成する。このように、半導体基板を硫化水素と
窒素の混合ガスにさらすことによる工程で銅の硫化物を
形成することができる。
製造方法３において、硫化物形成工程は、半導体基板を
硫化アンモニウム溶液に浸漬することにより銅の硫化物
を形成する。このように、半導体基板を硫化アンモニウ
ム溶液に浸漬することによる工程で銅の硫化物を形成す
ることができる。請求項５記載の半導体装置の製造方法
は、請求項３において、硫化物形成工程は、半導体基板
を硫化水素と窒素の混合ガスにさらすことにより銅の硫
化物を形成する。このように、半導体基板を硫化水素と
窒素の混合ガスにさらすことによる工程で銅の硫化物を
形成することができる。
【００１６】請求項６記載の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に銅または銅合金から成る金属膜を堆積す
る工程と、金属膜の上に反射防止膜を堆積する工程と、
反射防止膜の上にレジストパターンを形成する工程と、
反射防止膜および金属膜に対してレジストパターンをマ
スクとしてエッチングを行って金属膜から成る金属配線
を形成する工程と、レジストパターンを除去する際に酸
素ガスに硫化水素ガスを混入してアッシングを行うこと
によりレジストパターンを除去するとともに金属配線に
おいて銅が露出している領域の表面に銅の硫化物を形成
する工程とを含む。
半導体基板上に銅または銅合金から成る金属膜を堆積す
る工程と、金属膜の上に反射防止膜を堆積する工程と、
反射防止膜の上にレジストパターンを形成する工程と、
反射防止膜および金属膜に対してレジストパターンをマ
スクとしてエッチングを行って金属膜から成る金属配線
を形成する工程と、レジストパターンを除去する際に酸
素ガスに硫化水素ガスを混入してアッシングを行うこと
によりレジストパターンを除去するとともに金属配線に
おいて銅が露出している領域の表面に銅の硫化物を形成
する工程とを含む。
【００１７】このように、反射防止膜および金属膜に対
してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行っ
て金属膜から成る金属配線を形成し、レジストパターン
を除去する際に酸素ガスに硫化水素ガスを混入してアッ
シングを行うので、酸素ガスのプラズマとともに硫化水
素のプラズマが発生するので、金属配線において露出し
た銅と硫化水素のイオンとが反応して銅の硫化物が形成
され、これにより金属配線の表面が保護され、金属配線
の耐酸化性が向上する。また、金属配線の表面に銅の硫
化物を形成することにより銅の表面拡散が抑制され、エ
レクトロマイグレーション耐性も向上する。
してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行っ
て金属膜から成る金属配線を形成し、レジストパターン
を除去する際に酸素ガスに硫化水素ガスを混入してアッ
シングを行うので、酸素ガスのプラズマとともに硫化水
素のプラズマが発生するので、金属配線において露出し
た銅と硫化水素のイオンとが反応して銅の硫化物が形成
され、これにより金属配線の表面が保護され、金属配線
の耐酸化性が向上する。また、金属配線の表面に銅の硫
化物を形成することにより銅の表面拡散が抑制され、エ
レクトロマイグレーション耐性も向上する。
【００１８】請求項７記載の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に絶縁膜を堆積する工程と、絶縁膜上にレ
ジストパターンを形成する工程と、絶縁膜に対してレジ
ストパターンをマスクとしてエッチングを行って配線と
なるべき溝を形成する工程と、溝を含む位置に銅または
銅合金から成る金属膜を堆積する工程と、金属膜のうち
溝の領域以外の余分な金属をＣＭＰ法により除去、平坦
化して金属配線を形成する工程と、ＣＭＰ後に露出した
金属配線の表面に銅の硫化物を形成する工程を含む。
半導体基板上に絶縁膜を堆積する工程と、絶縁膜上にレ
ジストパターンを形成する工程と、絶縁膜に対してレジ
ストパターンをマスクとしてエッチングを行って配線と
なるべき溝を形成する工程と、溝を含む位置に銅または
銅合金から成る金属膜を堆積する工程と、金属膜のうち
溝の領域以外の余分な金属をＣＭＰ法により除去、平坦
化して金属配線を形成する工程と、ＣＭＰ後に露出した
金属配線の表面に銅の硫化物を形成する工程を含む。
【００１９】このように、絶縁膜に対してレジストパタ
ーンをマスクとしてエッチングを行って配線となるべき
溝を形成し、溝を含む位置に銅または銅合金から成る金
属膜を堆積し、金属膜のうち溝の領域以外の余分な金属
をＣＭＰ法により除去、平坦化して金属配線を形成し、
ＣＭＰ後に露出した金属配線の表面に銅の硫化物を形成
するので、金属配線の表面が保護され、金属配線の耐酸
化性が向上する。また、金属配線の表面に銅の硫化物を
形成することにより銅の表面拡散が抑制され、エレクト
ロマイグレーション耐性も向上する。
ーンをマスクとしてエッチングを行って配線となるべき
溝を形成し、溝を含む位置に銅または銅合金から成る金
属膜を堆積し、金属膜のうち溝の領域以外の余分な金属
をＣＭＰ法により除去、平坦化して金属配線を形成し、
ＣＭＰ後に露出した金属配線の表面に銅の硫化物を形成
するので、金属配線の表面が保護され、金属配線の耐酸
化性が向上する。また、金属配線の表面に銅の硫化物を
形成することにより銅の表面拡散が抑制され、エレクト
ロマイグレーション耐性も向上する。
【００２０】請求項８記載の半導体装置の製造方法は、
請求項７において、硫化物形成工程は、半導体基板を硫
化アンモニウム溶液に浸漬することにより銅の硫化物を
形成する。このように、半導体基板を硫化アンモニウム
溶液に浸漬することによる工程で銅の硫化物を形成する
ことができる。請求項９記載の半導体装置の製造方法、
請求項７において、硫化物形成工程は、半導体基板を硫
化水素と窒素の混合ガスにさらすことにより銅の硫化物
を形成する。このように、半導体基板を硫化水素と窒素
の混合ガスにさらすことによる工程で銅の硫化物を形成
することができる。
請求項７において、硫化物形成工程は、半導体基板を硫
化アンモニウム溶液に浸漬することにより銅の硫化物を
形成する。このように、半導体基板を硫化アンモニウム
溶液に浸漬することによる工程で銅の硫化物を形成する
ことができる。請求項９記載の半導体装置の製造方法、
請求項７において、硫化物形成工程は、半導体基板を硫
化水素と窒素の混合ガスにさらすことにより銅の硫化物
を形成する。このように、半導体基板を硫化水素と窒素
の混合ガスにさらすことによる工程で銅の硫化物を形成
することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の第１の実施の形
態を図１（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図１
（ａ）〜（ｃ）はこの発明の第１の実施の形態の半導体
装置の製造方法の各工程を示し、（ｃ）はこの半導体装
置の製造方法により製造された半導体装置である。
態を図１（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図１
（ａ）〜（ｃ）はこの発明の第１の実施の形態の半導体
装置の製造方法の各工程を示し、（ｃ）はこの半導体装
置の製造方法により製造された半導体装置である。
【００２２】図１（ｃ）において、１０はシリコン基
板、１１はシリコン酸化膜、１２はチタン膜、１３は第
一の層の窒化チタン膜、１５は第二の層の窒化チタン膜
（反射防止膜）、１７は銅配線（金属配線）、１８は銅
硫化物である。銅配線１７は周囲が窒化チタン膜１３，
１５等の保護膜で覆われており、かつ銅配線の表面の一
部に保護膜として銅硫化物１８が形成されている。
板、１１はシリコン酸化膜、１２はチタン膜、１３は第
一の層の窒化チタン膜、１５は第二の層の窒化チタン膜
（反射防止膜）、１７は銅配線（金属配線）、１８は銅
硫化物である。銅配線１７は周囲が窒化チタン膜１３，
１５等の保護膜で覆われており、かつ銅配線の表面の一
部に保護膜として銅硫化物１８が形成されている。
【００２３】つぎに、上記構成の半導体装置の製造方法
について説明する。図１（ａ）に示すように、まずシリ
コン基板１０の上に絶縁層としてシリコン酸化膜１１を
堆積した後に、スパッタリング法を用いてチタン膜１２
を堆積させる。そして、これに連続して反応性スパッタ
リング法を用いて第一の層の窒化チタン膜１３を堆積さ
せる。ここでチタン膜１２はシリコン酸化膜１１と窒化
チタン膜１３との密着性を向上させるために設けられた
ものである。次に配線層として銅膜（金属膜）１４をス
パッタリング法を用いて堆積させ、その上に第二の層の
窒化チタン膜１５を反応性スパッタリング法を用いて堆
積させる。さらに、その上にレジストパターン１６を形
成する。
について説明する。図１（ａ）に示すように、まずシリ
コン基板１０の上に絶縁層としてシリコン酸化膜１１を
堆積した後に、スパッタリング法を用いてチタン膜１２
を堆積させる。そして、これに連続して反応性スパッタ
リング法を用いて第一の層の窒化チタン膜１３を堆積さ
せる。ここでチタン膜１２はシリコン酸化膜１１と窒化
チタン膜１３との密着性を向上させるために設けられた
ものである。次に配線層として銅膜（金属膜）１４をス
パッタリング法を用いて堆積させ、その上に第二の層の
窒化チタン膜１５を反応性スパッタリング法を用いて堆
積させる。さらに、その上にレジストパターン１６を形
成する。
【００２４】次にこのレジストパターン１６をマスクと
して窒化チタン膜１５、銅膜１４、窒化チタン膜１３、
チタン膜１２に対してドライエッチングを行うことによ
って図１（ｃ）に示すような銅配線１７を形成するが、
そのエッチングの際のエッチングガスに硫化水素ガスを
混入してエッチングを行う。そうすることによって、図
１（ｂ）に示すように銅膜１４がエッチングされて銅配
線１７が形成される過程において表面に露出した銅と硫
化水素が反応して銅硫化物１８が形成される。次に酸素
プラズマを用いたアッシングによってレジストを除去す
れば、図１（ｃ）に示すような側面が銅硫化物１８に覆
われた銅配線１７が形成される。このアッシング工程に
おいても銅配線１７は保護膜で覆われているためにダメ
ージを受けることはない。
して窒化チタン膜１５、銅膜１４、窒化チタン膜１３、
チタン膜１２に対してドライエッチングを行うことによ
って図１（ｃ）に示すような銅配線１７を形成するが、
そのエッチングの際のエッチングガスに硫化水素ガスを
混入してエッチングを行う。そうすることによって、図
１（ｂ）に示すように銅膜１４がエッチングされて銅配
線１７が形成される過程において表面に露出した銅と硫
化水素が反応して銅硫化物１８が形成される。次に酸素
プラズマを用いたアッシングによってレジストを除去す
れば、図１（ｃ）に示すような側面が銅硫化物１８に覆
われた銅配線１７が形成される。このアッシング工程に
おいても銅配線１７は保護膜で覆われているためにダメ
ージを受けることはない。
【００２５】以上のようにこの実施の形態によれば、窒
化チタン膜１５および銅膜１４に対してレジストパター
ン１６をマスクとしてエッチングを行う際に分子中にハ
ロゲンとイオウを含むガスを用いてエッチングを行って
銅膜１４から成る銅配線１７を形成するので、銅膜１４
がエッチングされて銅配線１７が形成される過程におい
て表面（配線の側面）に露出した銅と硫化水素が反応し
て銅の硫化物１８が形成される。これにより、銅配線１
７の表面が保護され、銅配線１７の耐酸化性が向上す
る。また、銅配線１７の表面に銅の硫化物１８を形成す
ることにより銅の表面拡散が抑制され、エレクトロマイ
グレーション耐性も向上する。
化チタン膜１５および銅膜１４に対してレジストパター
ン１６をマスクとしてエッチングを行う際に分子中にハ
ロゲンとイオウを含むガスを用いてエッチングを行って
銅膜１４から成る銅配線１７を形成するので、銅膜１４
がエッチングされて銅配線１７が形成される過程におい
て表面（配線の側面）に露出した銅と硫化水素が反応し
て銅の硫化物１８が形成される。これにより、銅配線１
７の表面が保護され、銅配線１７の耐酸化性が向上す
る。また、銅配線１７の表面に銅の硫化物１８を形成す
ることにより銅の表面拡散が抑制され、エレクトロマイ
グレーション耐性も向上する。
【００２６】また、銅硫化物は、銅配線の極く表面にし
か形成されないこと、また硫黄（Ｓ）を銅に添加した場
合、電気伝導率の変化が小さくあまり抵抗の上昇がない
ことから、銅硫化物を形成しても配線抵抗はほとんど高
くならない（金属便覧参照）。以下にこの発明の第２の
実施の形態を図２〜図４に基づいて説明する。図２
（ａ）〜（ｃ）はこの発明の第２の実施の形態の半導体
装置の製造方法の各工程を示し、（ｃ）はこの半導体装
置の製造方法により製造された半導体装置である。この
図２（ｃ）に示す半導体装置は図１（ｃ）に示す半導体
装置と同様の構成である。
か形成されないこと、また硫黄（Ｓ）を銅に添加した場
合、電気伝導率の変化が小さくあまり抵抗の上昇がない
ことから、銅硫化物を形成しても配線抵抗はほとんど高
くならない（金属便覧参照）。以下にこの発明の第２の
実施の形態を図２〜図４に基づいて説明する。図２
（ａ）〜（ｃ）はこの発明の第２の実施の形態の半導体
装置の製造方法の各工程を示し、（ｃ）はこの半導体装
置の製造方法により製造された半導体装置である。この
図２（ｃ）に示す半導体装置は図１（ｃ）に示す半導体
装置と同様の構成である。
【００２７】つぎに、この半導体装置の製造方法につい
て説明する。図２（ａ）に示す工程は上記第１の実施の
形態において図１（ａ）を参照にして説明したものと同
じである。次にレジストパターン１６をマスクとして窒
化チタン膜１５、銅膜１４、窒化チタン膜１３、チタン
膜１２に対してドライエッチングを行い、アッシング工
程によりレジストを除去することによって図２（ｂ）に
示すような銅配線１７を形成する。さらに、後述する第
１および第２の銅硫化物形成方法によって銅配線１７の
側面に銅硫化物１８を形成して、図２（ｃ）に示すよう
な表面が保護された銅配線１７が得られる。
て説明する。図２（ａ）に示す工程は上記第１の実施の
形態において図１（ａ）を参照にして説明したものと同
じである。次にレジストパターン１６をマスクとして窒
化チタン膜１５、銅膜１４、窒化チタン膜１３、チタン
膜１２に対してドライエッチングを行い、アッシング工
程によりレジストを除去することによって図２（ｂ）に
示すような銅配線１７を形成する。さらに、後述する第
１および第２の銅硫化物形成方法によって銅配線１７の
側面に銅硫化物１８を形成して、図２（ｃ）に示すよう
な表面が保護された銅配線１７が得られる。
【００２８】以下、第１の銅硫化物形成方法について説
明する。図３は、銅硫化物を形成する装置の概略を示す
断面図であって、容器５０の中に硫化アンモニウムの原
液５１が入っている。硫化アンモニウム５１に、図２
（ｂ）に示すような銅配線１７が形成されたシリコン基
板１０をウェーハ状態で約１０秒間浸漬すると、銅配線
１７の側面に露出した銅と硫化アンモニウムが反応して
銅硫化物１８が形成される。
明する。図３は、銅硫化物を形成する装置の概略を示す
断面図であって、容器５０の中に硫化アンモニウムの原
液５１が入っている。硫化アンモニウム５１に、図２
（ｂ）に示すような銅配線１７が形成されたシリコン基
板１０をウェーハ状態で約１０秒間浸漬すると、銅配線
１７の側面に露出した銅と硫化アンモニウムが反応して
銅硫化物１８が形成される。
【００２９】以下、第２の銅硫化物形成方法について説
明する。図４は、気体を用いて銅硫化物を形成する装置
の概略断面構造を示しており、この銅硫化物形成装置は
真空炉６０と、この真空炉６０内に硫化水素ガスと窒素
ガスとの混合ガスを導入するガス導入管６１と、真空炉
６０内の混合ガスを排出するガス排出管６２とを備えて
いる。図２（ｂ）に示すような銅配線１７が形成された
シリコン基板１０をウェーハ状態で真空炉６０内に設置
した後、真空炉６０内に硫化水素ガスと窒素ガスとの混
合ガスを導入する。この場合、真空炉６０内の圧力は約
２００Ｔｏｒｒに設定し、温度は室温程度に設定する。
シリコン基板１０を硫化水素ガスと窒素ガスとの混合ガ
スに約１０分間さらした後にシリコン基板１０を真空炉
６０から取り出すと、銅配線１７の側面に露出した銅と
硫化アンモニウムが反応して銅硫化物１８が形成され
る。
明する。図４は、気体を用いて銅硫化物を形成する装置
の概略断面構造を示しており、この銅硫化物形成装置は
真空炉６０と、この真空炉６０内に硫化水素ガスと窒素
ガスとの混合ガスを導入するガス導入管６１と、真空炉
６０内の混合ガスを排出するガス排出管６２とを備えて
いる。図２（ｂ）に示すような銅配線１７が形成された
シリコン基板１０をウェーハ状態で真空炉６０内に設置
した後、真空炉６０内に硫化水素ガスと窒素ガスとの混
合ガスを導入する。この場合、真空炉６０内の圧力は約
２００Ｔｏｒｒに設定し、温度は室温程度に設定する。
シリコン基板１０を硫化水素ガスと窒素ガスとの混合ガ
スに約１０分間さらした後にシリコン基板１０を真空炉
６０から取り出すと、銅配線１７の側面に露出した銅と
硫化アンモニウムが反応して銅硫化物１８が形成され
る。
【００３０】以上のようにこの実施の形態によれば、窒
化チタン膜１５および銅膜１４に対してレジストパター
ン１６をマスクとしてエッチングを行って銅膜１４から
成る銅配線１７を形成し、レジストパターン１６を除去
した後に第１または第２の銅硫化物形成方法により、銅
配線１７において銅が露出している領域（配線の側面）
の表面に銅の硫化物１８を形成するので、第１の実施の
形態と同様の効果が得られる。
化チタン膜１５および銅膜１４に対してレジストパター
ン１６をマスクとしてエッチングを行って銅膜１４から
成る銅配線１７を形成し、レジストパターン１６を除去
した後に第１または第２の銅硫化物形成方法により、銅
配線１７において銅が露出している領域（配線の側面）
の表面に銅の硫化物１８を形成するので、第１の実施の
形態と同様の効果が得られる。
【００３１】以下にこの発明の第３の実施の形態を図５
（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図５（ａ）〜
（ｃ）はこの発明の第３の実施の形態の半導体装置の製
造方法の各工程を示し、（ｃ）はこの半導体装置の製造
方法により製造された半導体装置である。この図５
（ｃ）に示す半導体装置は図１（ｃ）に示す半導体装置
と同様の構成である。
（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図５（ａ）〜
（ｃ）はこの発明の第３の実施の形態の半導体装置の製
造方法の各工程を示し、（ｃ）はこの半導体装置の製造
方法により製造された半導体装置である。この図５
（ｃ）に示す半導体装置は図１（ｃ）に示す半導体装置
と同様の構成である。
【００３２】つぎに、この半導体装置の製造方法につい
て説明する。図５（ａ）に示す工程は上記第１の実施の
形態において図１（ａ）を参照にして説明したものと同
じである。次にレジストパターン１６をマスクとして窒
化チタン膜１５、銅膜１４、窒化チタン膜１３、チタン
膜１２に対してドライエッチングを行い、図５（ｂ）に
示すような銅配線１７を形成する。そして、アッシング
工程によりレジストパターン１６を除去する。この酸素
プラズマを用いたアッシングの際に、真空炉内に導入す
る酸素ガスに硫化水素ガスを混入しておく。このように
しておくと、酸素ガスのプラズマとともに硫化水素のプ
ラズマが発生するので、銅配線１７の側面に露出した銅
と硫化水素のイオンとが反応して銅硫化物１８が形成さ
れ、図５（ｃ）に示すような表面が保護された銅配線１
７が得られる。
て説明する。図５（ａ）に示す工程は上記第１の実施の
形態において図１（ａ）を参照にして説明したものと同
じである。次にレジストパターン１６をマスクとして窒
化チタン膜１５、銅膜１４、窒化チタン膜１３、チタン
膜１２に対してドライエッチングを行い、図５（ｂ）に
示すような銅配線１７を形成する。そして、アッシング
工程によりレジストパターン１６を除去する。この酸素
プラズマを用いたアッシングの際に、真空炉内に導入す
る酸素ガスに硫化水素ガスを混入しておく。このように
しておくと、酸素ガスのプラズマとともに硫化水素のプ
ラズマが発生するので、銅配線１７の側面に露出した銅
と硫化水素のイオンとが反応して銅硫化物１８が形成さ
れ、図５（ｃ）に示すような表面が保護された銅配線１
７が得られる。
【００３３】以上のようにこの実施の形態によれば、窒
化チタン膜１５および銅膜１４に対してレジストパター
ン１６をマスクとしてエッチングを行って銅膜１４から
成る銅配線１７を形成し、レジストパターン１６を除去
する際に酸素ガスに硫化水素ガスを混入してアッシング
を行うことによりレジストパターン１６を除去するとと
もに銅配線１７において銅が露出している領域の表面
（配線の側面）に銅の硫化物１８を形成するので、第１
の実施の形態と同様の効果が得られる。
化チタン膜１５および銅膜１４に対してレジストパター
ン１６をマスクとしてエッチングを行って銅膜１４から
成る銅配線１７を形成し、レジストパターン１６を除去
する際に酸素ガスに硫化水素ガスを混入してアッシング
を行うことによりレジストパターン１６を除去するとと
もに銅配線１７において銅が露出している領域の表面
（配線の側面）に銅の硫化物１８を形成するので、第１
の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３４】以下にこの発明の第４の実施の形態を図６
および図７に基づいて説明する。図６（ａ）〜（ｃ）、
図７（ｄ），（ｅ）はこの発明の第４の実施の形態の半
導体装置の製造方法の各工程を示し、図７（ｅ）はこの
半導体装置の製造方法により製造された半導体装置であ
る。図７（ｅ）において、１０はシリコン基板、４１は
第１層のシリコン酸化膜、４２は窒化シリコン膜、４３
は第２層のシリコン酸化膜（絶縁膜）、４６はチタン
膜、４７は窒化チタン膜、４９は銅配線（金属配線）、
４９′は銅の硫化物である。銅配線４９は周囲が窒化チ
タン膜４７等の保護膜で覆われており、かつ銅配線４９
の表面の一部に保護膜として銅硫化物４９′が形成され
ている。
および図７に基づいて説明する。図６（ａ）〜（ｃ）、
図７（ｄ），（ｅ）はこの発明の第４の実施の形態の半
導体装置の製造方法の各工程を示し、図７（ｅ）はこの
半導体装置の製造方法により製造された半導体装置であ
る。図７（ｅ）において、１０はシリコン基板、４１は
第１層のシリコン酸化膜、４２は窒化シリコン膜、４３
は第２層のシリコン酸化膜（絶縁膜）、４６はチタン
膜、４７は窒化チタン膜、４９は銅配線（金属配線）、
４９′は銅の硫化物である。銅配線４９は周囲が窒化チ
タン膜４７等の保護膜で覆われており、かつ銅配線４９
の表面の一部に保護膜として銅硫化物４９′が形成され
ている。
【００３５】つぎに、上記構成の半導体装置の製造方法
について説明する。図６（ａ）に示すように、まずシリ
コン基板１０の上に第１層のシリコン酸化膜４１を堆積
させた後に、エッチングストッパとなる窒化シリコン膜
４２を堆積させる。さらに第２層のシリコン酸化膜４３
を堆積させ、その上にレジストパターン４４を形成す
る。次にこのレジストパターン４４をマスクとして、第
２層のシリコン酸化膜４３を窒化シリコン膜４２の深さ
までドライエッチングすることによって、図６（ｂ）に
示すような、将来金属配線となるべき溝４５をシリコン
酸化膜中に形成する。それから、図６（ｃ）に示すよう
に、チタン膜４６をスパッタリング法を用いて、そして
窒化チタン膜４７を反応性スパッタリング法またはＣＶ
Ｄ法を用いて順次堆積した後に、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法またはメッキ法を用いて銅膜（金属膜）４８を堆
積させて、溝４５を金属膜で埋め込む。さらにＣＭＰ法
により余分な金属膜を除去、平坦化することにより、図
７（ｄ）に示すような銅配線４９を形成する。銅配線４
９は上面が露出しておりこのままでは酸化してしまう。
そこで、図７（ｅ）に示すように銅配線４９の上面に銅
硫化物４９′を形成することにより、銅配線４９の酸化
を防止する。銅硫化物４９′の形成方法は第２の実施の
形態において説明した第１または第２の銅硫化物形成方
法と同一のものがそのまま適用できる。
について説明する。図６（ａ）に示すように、まずシリ
コン基板１０の上に第１層のシリコン酸化膜４１を堆積
させた後に、エッチングストッパとなる窒化シリコン膜
４２を堆積させる。さらに第２層のシリコン酸化膜４３
を堆積させ、その上にレジストパターン４４を形成す
る。次にこのレジストパターン４４をマスクとして、第
２層のシリコン酸化膜４３を窒化シリコン膜４２の深さ
までドライエッチングすることによって、図６（ｂ）に
示すような、将来金属配線となるべき溝４５をシリコン
酸化膜中に形成する。それから、図６（ｃ）に示すよう
に、チタン膜４６をスパッタリング法を用いて、そして
窒化チタン膜４７を反応性スパッタリング法またはＣＶ
Ｄ法を用いて順次堆積した後に、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法またはメッキ法を用いて銅膜（金属膜）４８を堆
積させて、溝４５を金属膜で埋め込む。さらにＣＭＰ法
により余分な金属膜を除去、平坦化することにより、図
７（ｄ）に示すような銅配線４９を形成する。銅配線４
９は上面が露出しておりこのままでは酸化してしまう。
そこで、図７（ｅ）に示すように銅配線４９の上面に銅
硫化物４９′を形成することにより、銅配線４９の酸化
を防止する。銅硫化物４９′の形成方法は第２の実施の
形態において説明した第１または第２の銅硫化物形成方
法と同一のものがそのまま適用できる。
【００３６】以上のようにこの実施の形態によれば、シ
リコン酸化膜４３に対してレジストパターン４４をマス
クとしてエッチングを行って配線となるべき溝４５を形
成し、溝４５を含む位置に銅または銅合金から成る銅膜
４８を堆積し、銅膜４８のうち溝４５の領域以外の余分
な金属をＣＭＰ法により除去、平坦化して銅配線４９を
形成し、ＣＭＰ後に露出した銅配線４９の上面に銅の硫
化物４９′を形成するので、第１の実施の形態と同様の
効果が得られる。
リコン酸化膜４３に対してレジストパターン４４をマス
クとしてエッチングを行って配線となるべき溝４５を形
成し、溝４５を含む位置に銅または銅合金から成る銅膜
４８を堆積し、銅膜４８のうち溝４５の領域以外の余分
な金属をＣＭＰ法により除去、平坦化して銅配線４９を
形成し、ＣＭＰ後に露出した銅配線４９の上面に銅の硫
化物４９′を形成するので、第１の実施の形態と同様の
効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】この発明の請求項１記載の半導体装置に
よれば、銅または銅合金から成る金属配線の表面に形成
された保護膜の一部が銅の酸化物よりも安定な銅の硫化
物から成る酸化防止膜で覆われているので、金属配線の
表面が保護され、金属配線の耐酸化性が向上する。この
ため、酸化による表面劣化や配線抵抗の上昇を防止する
ことができる。また、金属配線の表面に安定な化合物で
ある銅の硫化物を備えていることにより銅の表面拡散が
抑制され、エレクトロマイグレーション耐性も向上す
る。
よれば、銅または銅合金から成る金属配線の表面に形成
された保護膜の一部が銅の酸化物よりも安定な銅の硫化
物から成る酸化防止膜で覆われているので、金属配線の
表面が保護され、金属配線の耐酸化性が向上する。この
ため、酸化による表面劣化や配線抵抗の上昇を防止する
ことができる。また、金属配線の表面に安定な化合物で
ある銅の硫化物を備えていることにより銅の表面拡散が
抑制され、エレクトロマイグレーション耐性も向上す
る。
【００３８】この発明の請求項２記載の半導体装置の製
造方法によれば、反射防止膜および金属膜に対してレジ
ストパターンをマスクとしてエッチングを行う際に分子
中にハロゲンとイオウを含むガスを用いてエッチングを
行って金属膜から成る金属配線を形成するので、金属膜
がエッチングされて金属配線が形成される過程において
表面に露出した銅と硫化水素が反応して銅硫化物が形成
される。これにより、金属配線の耐酸化性が向上する。
また、金属配線の表面に銅の硫化物を形成することによ
り銅の表面拡散が抑制され、エレクトロマイグレーショ
ン耐性も向上する。また、レジストパターンを除去する
際に金属配線が保護膜で覆われているためダメージを受
けることはない。
造方法によれば、反射防止膜および金属膜に対してレジ
ストパターンをマスクとしてエッチングを行う際に分子
中にハロゲンとイオウを含むガスを用いてエッチングを
行って金属膜から成る金属配線を形成するので、金属膜
がエッチングされて金属配線が形成される過程において
表面に露出した銅と硫化水素が反応して銅硫化物が形成
される。これにより、金属配線の耐酸化性が向上する。
また、金属配線の表面に銅の硫化物を形成することによ
り銅の表面拡散が抑制され、エレクトロマイグレーショ
ン耐性も向上する。また、レジストパターンを除去する
際に金属配線が保護膜で覆われているためダメージを受
けることはない。
【００３９】この発明の請求項３記載の半導体装置の製
造方法によれば、反射防止膜および金属膜に対してレジ
ストパターンをマスクとしてエッチングを行って金属膜
から成る金属配線を形成し、レジストパターンを除去し
た後に金属配線において銅が露出している領域の表面に
銅の硫化物を形成するので、金属配線の表面が保護さ
れ、金属配線の耐酸化性が向上する。また、金属配線の
表面に銅の硫化物を形成することにより銅の表面拡散が
抑制され、エレクトロマイグレーション耐性も向上す
る。
造方法によれば、反射防止膜および金属膜に対してレジ
ストパターンをマスクとしてエッチングを行って金属膜
から成る金属配線を形成し、レジストパターンを除去し
た後に金属配線において銅が露出している領域の表面に
銅の硫化物を形成するので、金属配線の表面が保護さ
れ、金属配線の耐酸化性が向上する。また、金属配線の
表面に銅の硫化物を形成することにより銅の表面拡散が
抑制され、エレクトロマイグレーション耐性も向上す
る。
【００４０】請求項４では、請求項３において半導体基
板を硫化アンモニウム溶液に浸漬することによる工程で
銅の硫化物を形成することができる。請求項５では、請
求項３において半導体基板を硫化水素と窒素の混合ガス
にさらすことによる工程で銅の硫化物を形成することが
できる。この発明の請求項６記載の半導体装置の製造方
法によれば、反射防止膜および金属膜に対してレジスト
パターンをマスクとしてエッチングを行って金属膜から
成る金属配線を形成し、レジストパターンを除去する際
に酸素ガスに硫化水素ガスを混入してアッシングを行う
ので、酸素ガスのプラズマとともに硫化水素のプラズマ
が発生するので、金属配線において露出した銅と硫化水
素のイオンとが反応して銅の硫化物が形成され、これに
より金属配線の表面が保護され、金属配線の耐酸化性が
向上する。また、金属配線の表面に銅の硫化物を形成す
ることにより銅の表面拡散が抑制され、エレクトロマイ
グレーション耐性も向上する。
板を硫化アンモニウム溶液に浸漬することによる工程で
銅の硫化物を形成することができる。請求項５では、請
求項３において半導体基板を硫化水素と窒素の混合ガス
にさらすことによる工程で銅の硫化物を形成することが
できる。この発明の請求項６記載の半導体装置の製造方
法によれば、反射防止膜および金属膜に対してレジスト
パターンをマスクとしてエッチングを行って金属膜から
成る金属配線を形成し、レジストパターンを除去する際
に酸素ガスに硫化水素ガスを混入してアッシングを行う
ので、酸素ガスのプラズマとともに硫化水素のプラズマ
が発生するので、金属配線において露出した銅と硫化水
素のイオンとが反応して銅の硫化物が形成され、これに
より金属配線の表面が保護され、金属配線の耐酸化性が
向上する。また、金属配線の表面に銅の硫化物を形成す
ることにより銅の表面拡散が抑制され、エレクトロマイ
グレーション耐性も向上する。
【００４１】この発明の請求項７記載の半導体装置の製
造方法によれば、絶縁膜に対してレジストパターンをマ
スクとしてエッチングを行って配線となるべき溝を形成
し、溝を含む位置に銅または銅合金から成る金属膜を堆
積する工程と、金属膜のうち溝の領域以外の余分な金属
をＣＭＰ法により除去、平坦化して金属配線を形成する
工程と、ＣＭＰ後に露出した金属配線の表面に銅の硫化
物を形成するので、金属配線の表面が保護され、金属配
線の耐酸化性が向上する。また、金属配線の表面に銅の
硫化物を形成することにより銅の表面拡散が抑制され、
エレクトロマイグレーション耐性も向上する。
造方法によれば、絶縁膜に対してレジストパターンをマ
スクとしてエッチングを行って配線となるべき溝を形成
し、溝を含む位置に銅または銅合金から成る金属膜を堆
積する工程と、金属膜のうち溝の領域以外の余分な金属
をＣＭＰ法により除去、平坦化して金属配線を形成する
工程と、ＣＭＰ後に露出した金属配線の表面に銅の硫化
物を形成するので、金属配線の表面が保護され、金属配
線の耐酸化性が向上する。また、金属配線の表面に銅の
硫化物を形成することにより銅の表面拡散が抑制され、
エレクトロマイグレーション耐性も向上する。
【００４２】請求項８では、請求項７において半導体基
板を硫化アンモニウム溶液に浸漬することによる工程で
銅の硫化物を形成することができる。請求項９では、請
求項７において半導体基板を硫化水素と窒素の混合ガス
にさらすことによる工程で銅の硫化物を形成することが
できる。
板を硫化アンモニウム溶液に浸漬することによる工程で
銅の硫化物を形成することができる。請求項９では、請
求項７において半導体基板を硫化水素と窒素の混合ガス
にさらすことによる工程で銅の硫化物を形成することが
できる。
【図１】この発明の第１の実施の形態の半導体装置の製
造方法の各工程を示す断面図である。
造方法の各工程を示す断面図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態の半導体装置の製
造方法の各工程を示す断面図である。
造方法の各工程を示す断面図である。
【図３】第１の銅硫化物形成装置の概略断面図である。
【図４】第２の銅硫化物形成装置の概略断面図である。
【図５】この発明の第３の実施の形態の半導体装置の製
造方法の各工程を示す断面図である。
造方法の各工程を示す断面図である。
【図６】この発明の第４の実施の形態の半導体装置の製
造方法の各工程を示す断面図である。
造方法の各工程を示す断面図である。
【図７】この発明の第４の実施の形態の半導体装置の製
造方法で図６の後の各工程を示す断面図である。
造方法で図６の後の各工程を示す断面図である。
１０ シリコン基板 １１ シリコン酸化膜 １２ チタン膜 １３ 窒化チタン膜 １４ 銅膜 １５ 窒化チタン膜 １６ レジストパターン １７ 銅配線 １８ 銅硫化物 ４１ シリコン酸化膜 ４２ 窒化シリコン膜 ４３ シリコン酸化膜 ４４ レジストパターン ４５ 溝 ４６ チタン膜 ４７ 窒化チタン膜 ４８ 銅膜 ４９ 銅配線 ４９′ 銅硫化物
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成され銅または銅合金
から成り周囲が全て保護膜で覆われた金属配線と、この
金属配線の表面の一部に前記保護膜として形成された銅
の硫化物とを備えた半導体装置。 - 【請求項２】 半導体基板上に銅または銅合金から成る
金属膜を堆積する工程と、前記金属膜の上に反射防止膜
を堆積する工程と、前記反射防止膜の上にレジストパタ
ーンを形成する工程と、前記反射防止膜および金属膜に
対して前記レジストパターンをマスクとしてエッチング
を行う際に分子中にハロゲンとイオウを含むガスを用い
てエッチングを行って前記金属膜から成る金属配線を形
成する工程と、前記レジストパターンを除去する工程と
を含む半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 半導体基板上に銅または銅合金から成る
金属膜を堆積する工程と、前記金属膜の上に反射防止膜
を堆積する工程と、前記反射防止膜の上にレジストパタ
ーンを形成する工程と、前記反射防止膜および金属膜に
対して前記レジストパターンをマスクとしてエッチング
を行って前記金属膜から成る金属配線を形成する工程
と、前記レジストパターンを除去した後に前記金属配線
において銅が露出している領域の表面に銅の硫化物を形
成する工程とを含む半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 硫化物形成工程は、半導体基板を硫化ア
ンモニウム溶液に浸漬することにより銅の硫化物を形成
する請求項３記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 硫化物形成工程は、半導体基板を硫化水
素と窒素の混合ガスにさらすことにより銅の硫化物を形
成する請求項３記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 半導体基板上に銅または銅合金から成る
金属膜を堆積する工程と、前記金属膜の上に反射防止膜
を堆積する工程と、前記反射防止膜の上にレジストパタ
ーンを形成する工程と、前記反射防止膜および金属膜に
対して前記レジストパターンをマスクとしてエッチング
を行って前記金属膜から成る金属配線を形成する工程
と、前記レジストパターンを除去する際に酸素ガスに硫
化水素ガスを混入してアッシングを行うことにより前記
レジストパターンを除去するとともに前記金属配線にお
いて銅が露出している領域の表面に銅の硫化物を形成す
る工程とを含む半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 半導体基板上に絶縁膜を堆積する工程
と、前記絶縁膜上にレジストパターンを形成する工程
と、前記絶縁膜に対して前記レジストパターンをマスク
としてエッチングを行って配線となるべき溝を形成する
工程と、前記溝を含む位置に銅または銅合金から成る金
属膜を堆積する工程と、前記金属膜のうち溝の領域以外
の余分な金属をＣＭＰ法により除去、平坦化して金属配
線を形成する工程と、ＣＭＰ後に露出した前記金属配線
の表面に銅の硫化物を形成する工程を含む半導体装置の
製造方法。 - 【請求項８】 硫化物形成工程は、半導体基板を硫化ア
ンモニウム溶液に浸漬することにより銅の硫化物を形成
する請求項７記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 硫化物形成工程は、半導体基板を硫化水
素と窒素の混合ガスにさらすことにより銅の硫化物を形
成する請求項７記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10247159A JP2000077412A (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10247159A JP2000077412A (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077412A true JP2000077412A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17159327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10247159A Pending JP2000077412A (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000077412A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7573133B2 (en) * | 2003-12-09 | 2009-08-11 | Uri Cohen | Interconnect structures and methods for their fabrication |
-
1998
- 1998-09-01 JP JP10247159A patent/JP2000077412A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7573133B2 (en) * | 2003-12-09 | 2009-08-11 | Uri Cohen | Interconnect structures and methods for their fabrication |
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