JP2002141303A - 向上した濡れ性、障壁効率、デバイス信頼性を有する拡散障壁材料におけるＳｉの現場同時堆積 - Google Patents
向上した濡れ性、障壁効率、デバイス信頼性を有する拡散障壁材料におけるＳｉの現場同時堆積Info
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 遷移金属−シリコン−窒化物からなる障壁
（１０６）を備えた銅相互接続層（１１０）を提供す
る。 【解決手段】 上記障壁（１０６）を形成するためＳｉ
含有雰囲気内で反応性スパッタリングを行うことにより
遷移金属−窒化物をＳｉと同時に堆積させる。次に、上
記遷移金属−シリコン−窒化物からなる障壁（１０８）
の上に上記銅層（１１０）を良好な接着性をもって堆積
させる。
（１０６）を備えた銅相互接続層（１１０）を提供す
る。 【解決手段】 上記障壁（１０６）を形成するためＳｉ
含有雰囲気内で反応性スパッタリングを行うことにより
遷移金属−窒化物をＳｉと同時に堆積させる。次に、上
記遷移金属−シリコン−窒化物からなる障壁（１０８）
の上に上記銅層（１１０）を良好な接着性をもって堆積
させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、総じて半導体デバ
イスの相互接続層の分野に関し、特に銅相互接続層用拡
散障壁に関する。
イスの相互接続層の分野に関し、特に銅相互接続層用拡
散障壁に関する。
【０００２】
【従来技術】半導体デバイスの密度が増すにつれて、半
導体デバイスを互いに接続するための相互接続層に対す
る要求項目が増えてくる。したがって、そのような要求
の一つが伝統的なアルミニウム金属の相互接続層から銅
相互接続層への切り替えである。残念ながら、半導体製
造環境に適した銅エッチング法を求めるのは容易ではな
い。この銅エッチングの問題を克服するため、複数のダ
マシーン法が開発されている。
導体デバイスを互いに接続するための相互接続層に対す
る要求項目が増えてくる。したがって、そのような要求
の一つが伝統的なアルミニウム金属の相互接続層から銅
相互接続層への切り替えである。残念ながら、半導体製
造環境に適した銅エッチング法を求めるのは容易ではな
い。この銅エッチングの問題を克服するため、複数のダ
マシーン法が開発されている。
【０００３】あるダマシーン法では、まずＩＭＤが形成
される。このＩＭＤにパターンを配列し、エッチングを
する。障壁層１４と銅シード層を構造体上に堆積させ
る。この障壁層１４は標準的にタンタル、窒化タンタ
ル、あるいはこの他の窒化二成分遷移金属である。前記
銅層は前記シード層上に電気メッキすることにより堆積
する。化学機械的研磨（ＣＭＤ）を行うことによりＩＭ
Ｄ１６表面上の銅を除去することにより、図１に示すよ
うに銅製の相互接続層１８が形成される。これによって
金属のエッチングを回避する。
される。このＩＭＤにパターンを配列し、エッチングを
する。障壁層１４と銅シード層を構造体上に堆積させ
る。この障壁層１４は標準的にタンタル、窒化タンタ
ル、あるいはこの他の窒化二成分遷移金属である。前記
銅層は前記シード層上に電気メッキすることにより堆積
する。化学機械的研磨（ＣＭＤ）を行うことによりＩＭ
Ｄ１６表面上の銅を除去することにより、図１に示すよ
うに銅製の相互接続層１８が形成される。これによって
金属のエッチングを回避する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】銅は高い拡散性を有す
るため障壁層１４を設ける必要がある。漏れ電流やトラ
ンジスタの汚染を起こす銅の拡散の防止性能では銅相互
接続層は、この層を封入する障壁材料に大きく依存す
る。障壁材料の基本要件としては、１）よい障壁効率、
２）よい銅の濡れ性、３）障壁ボンディングに対する強
い銅が求められる。これまで最も普通に使われてきた障
壁材料は、ＴｉＮ，ＴａおよびＴａＮである。ＴａはＴ
ｉＮよりもややよいが、ＴｉＮとＴａはともに最初の要
件を十分に満たしてはいない。ＴｉＮあるいはＴａを銅
相互接続層における障壁材料として用いる場合、バイア
やトレンチに障壁材料を比較的厚い層に形成する必要が
ある。この障壁層は、デバイスの形状が縮小するにつれ
て有効性が失われる。ＴａＮは、略アモルファスな組織
を有するので、よい障壁効率を示す。しかし、ＴａＮ
は、後の２つの要件をあまりよく満たしていない。銅は
ＴａＮの表面への濡れ性がよくない。結合力が弱いため
ＴａＮから剥離しがちである。そのため、バイア充填時
に銅部分内に空隙を生じさせ、エレクトロマイグレーシ
ョン性能に悪影響を与える。金属−シリコン−窒化物
は、濡れ性が優れている。残念ながら、金属−シリコン
−窒化物の現在の形成方法は、実施が困難であり、形成
されたその膜の抵抗率が高い。
るため障壁層１４を設ける必要がある。漏れ電流やトラ
ンジスタの汚染を起こす銅の拡散の防止性能では銅相互
接続層は、この層を封入する障壁材料に大きく依存す
る。障壁材料の基本要件としては、１）よい障壁効率、
２）よい銅の濡れ性、３）障壁ボンディングに対する強
い銅が求められる。これまで最も普通に使われてきた障
壁材料は、ＴｉＮ，ＴａおよびＴａＮである。ＴａはＴ
ｉＮよりもややよいが、ＴｉＮとＴａはともに最初の要
件を十分に満たしてはいない。ＴｉＮあるいはＴａを銅
相互接続層における障壁材料として用いる場合、バイア
やトレンチに障壁材料を比較的厚い層に形成する必要が
ある。この障壁層は、デバイスの形状が縮小するにつれ
て有効性が失われる。ＴａＮは、略アモルファスな組織
を有するので、よい障壁効率を示す。しかし、ＴａＮ
は、後の２つの要件をあまりよく満たしていない。銅は
ＴａＮの表面への濡れ性がよくない。結合力が弱いため
ＴａＮから剥離しがちである。そのため、バイア充填時
に銅部分内に空隙を生じさせ、エレクトロマイグレーシ
ョン性能に悪影響を与える。金属−シリコン−窒化物
は、濡れ性が優れている。残念ながら、金属−シリコン
−窒化物の現在の形成方法は、実施が困難であり、形成
されたその膜の抵抗率が高い。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、遷移金属−シ
リコン−窒化物の障壁を有する銅製相互接続層に関する
ものである。遷移金属−窒化物は、Ｓｉを含む雰囲気中
で反応性スパッタ堆積を行うことにより、Ｓｉと同時に
堆積する。次に、銅は金属−シリコン−窒化物の障壁層
上に堆積形成される。
リコン−窒化物の障壁を有する銅製相互接続層に関する
ものである。遷移金属−窒化物は、Ｓｉを含む雰囲気中
で反応性スパッタ堆積を行うことにより、Ｓｉと同時に
堆積する。次に、銅は金属−シリコン−窒化物の障壁層
上に堆積形成される。
【０００６】本発明の利点は、銅との接着性に優れ、低
抵抗である拡散障壁であって、高いスループットをもた
らし、実施することが容易な方法によって製造できる拡
散障壁を提供できることである。
抵抗である拡散障壁であって、高いスループットをもた
らし、実施することが容易な方法によって製造できる拡
散障壁を提供できることである。
【０００７】図面に関連して本明細書を参照する当業界
の通常の熟練を有する者には、上記のおよびこの他の利
点も明らかであろう。
の通常の熟練を有する者には、上記のおよびこの他の利
点も明らかであろう。
【０００８】
【実施例】本発明を、銅製相互接続層に関連して以下に
記述する。当業界の普通の技能を有する者には、抵抗に
有意な増加がなく向上した濡れ性が求められるすべての
拡散障壁に本発明の利点が適用できることが了解できる
であろう。
記述する。当業界の普通の技能を有する者には、抵抗に
有意な増加がなく向上した濡れ性が求められるすべての
拡散障壁に本発明の利点が適用できることが了解できる
であろう。
【０００９】図２に本発明による遷移金属−シリコン−
窒化物の拡散障壁１０６が示されている。中間絶縁体
（ＩＬＤ）１０２と金属内絶縁体（ＩＭＤ）１０４は、
半導体本体１００の上に配設される。半導体本体１００
は、トランジスタ（図示せず）とアイソレーション構造
体（図示せず）を含んでいる。半導体本体１００は、さ
らに当業界で知られたこの他のデバイスや構造体を含む
ことができる。半導体本体１００は、他の相互接続層
（図示せず）を含んでもよく、および/または相互接続
層をＩＭＤ１０４の上に形成してもよい。
窒化物の拡散障壁１０６が示されている。中間絶縁体
（ＩＬＤ）１０２と金属内絶縁体（ＩＭＤ）１０４は、
半導体本体１００の上に配設される。半導体本体１００
は、トランジスタ（図示せず）とアイソレーション構造
体（図示せず）を含んでいる。半導体本体１００は、さ
らに当業界で知られたこの他のデバイスや構造体を含む
ことができる。半導体本体１００は、他の相互接続層
（図示せず）を含んでもよく、および/または相互接続
層をＩＭＤ１０４の上に形成してもよい。
【００１０】ＩＬＤ１０２およびＩＭＤ１０４の適切な
材料は当業界で知られている。ＩＬＤ１０２は、同じま
たは異なった材料を含んでもよい。たとえば、ＩＬＤ１
０２とＩＭＤ１０４は、ＰＥＴＥＯＳ（プラズマエンハ
ンストテトラエチオクシシラン）酸化物、あるいはゼロ
ゲル、ＦＳＧ（フッ素添加珪酸ガラス）、ＨＳＱ（ハイ
ドロゲンシレスキサン）有機低ｋ（low-k）材料等の低
ｋ材料、あるいはこれらの組み合わせを含んでもよい。
材料は当業界で知られている。ＩＬＤ１０２は、同じま
たは異なった材料を含んでもよい。たとえば、ＩＬＤ１
０２とＩＭＤ１０４は、ＰＥＴＥＯＳ（プラズマエンハ
ンストテトラエチオクシシラン）酸化物、あるいはゼロ
ゲル、ＦＳＧ（フッ素添加珪酸ガラス）、ＨＳＱ（ハイ
ドロゲンシレスキサン）有機低ｋ（low-k）材料等の低
ｋ材料、あるいはこれらの組み合わせを含んでもよい。
【００１１】拡散障壁１０６は、ＩＬＤ１０２とＩＭＤ
１０４のなかに位置している。拡散障壁１０６は、遷移
金属−シリコン−窒化物を含む。たとえば、拡散障壁１
０６は、ＴａＳｉＮあるいはＷＳｉＮを含んでもよい。
銅１１０は、障壁１０６の上に位置している。遷移金属
−シリコン−窒化物拡散障壁１０６は、低抵抗であり、
ＦＳＧなどの絶縁体に対する濡れ性が優れている。遷移
金属−窒化物の銅に対する濡れ性が劣るが、金属−シリ
コン−窒化物の銅に対する濡れ性は優れている。金属−
シリコン−窒化物には抵抗率が高いものがあるが、本発
明によって形成された金属−シリコン−窒化物は、Ｎ：
Ｓｉ比が低く保たれている（即ち、Ｎ：Ｓ＜０．６）限
り金属−窒化物と同様な抵抗率を有している。Ｎの含有
量が高いことがＳｉ3Ｎ4を形成させる原因と考えられて
いる。Ｓｉ3Ｎ4は高い抵抗率を有し、金属−シリコン−
窒化物の膜の総合抵抗率を増大させる。
１０４のなかに位置している。拡散障壁１０６は、遷移
金属−シリコン−窒化物を含む。たとえば、拡散障壁１
０６は、ＴａＳｉＮあるいはＷＳｉＮを含んでもよい。
銅１１０は、障壁１０６の上に位置している。遷移金属
−シリコン−窒化物拡散障壁１０６は、低抵抗であり、
ＦＳＧなどの絶縁体に対する濡れ性が優れている。遷移
金属−窒化物の銅に対する濡れ性が劣るが、金属−シリ
コン−窒化物の銅に対する濡れ性は優れている。金属−
シリコン−窒化物には抵抗率が高いものがあるが、本発
明によって形成された金属−シリコン−窒化物は、Ｎ：
Ｓｉ比が低く保たれている（即ち、Ｎ：Ｓ＜０．６）限
り金属−窒化物と同様な抵抗率を有している。Ｎの含有
量が高いことがＳｉ3Ｎ4を形成させる原因と考えられて
いる。Ｓｉ3Ｎ4は高い抵抗率を有し、金属−シリコン−
窒化物の膜の総合抵抗率を増大させる。
【００１２】表１は、銅メタライゼーションようのＴ
ａ，ＴａＮ及びＴａＳｉＮを比較するものである。
ａ，ＴａＮ及びＴａＳｉＮを比較するものである。
【００１３】表１に示すように、ＴａＳｉＮはアモルフ
ァスであり、これに対して、ＴａＮはアモルファスに略
近いだけである。アモルファス層は、銅の拡散経路とな
る結晶粒界を持たないため銅に対して良好な障壁になる
傾向がある。図４Ａ〜４Ｄは、様々な結晶化度の拡散障
壁を有する銅相互接続層を示す。図４Ａは、銅１１０が
拡散して通る粒子障壁を有するＴａＮ障壁１３０を表
す。図４Ｂは、銅拡散障壁界面に少量のシリコンが存在
するＴａＮ障壁を表す。図４Ｃは、アモルファスの上位
層１３２（たとえば、ＴａＳｉＮ）と結晶質の下位層１
３０（たとえば、ＴａＮ）を表す。図４Ｄは、拡散障壁
１０６の全体がアモルファスである本発明を表す。
ァスであり、これに対して、ＴａＮはアモルファスに略
近いだけである。アモルファス層は、銅の拡散経路とな
る結晶粒界を持たないため銅に対して良好な障壁になる
傾向がある。図４Ａ〜４Ｄは、様々な結晶化度の拡散障
壁を有する銅相互接続層を示す。図４Ａは、銅１１０が
拡散して通る粒子障壁を有するＴａＮ障壁１３０を表
す。図４Ｂは、銅拡散障壁界面に少量のシリコンが存在
するＴａＮ障壁を表す。図４Ｃは、アモルファスの上位
層１３２（たとえば、ＴａＳｉＮ）と結晶質の下位層１
３０（たとえば、ＴａＮ）を表す。図４Ｄは、拡散障壁
１０６の全体がアモルファスである本発明を表す。
【００１４】ＴａＳｉＮの場合、銅に対するサイドウォ
ールの凝集は良好である。ＴａＮの上では、銅は大きな
アイランドを形成する、したがってエレクトロマイグレ
ーションのために不利に働く空隙が銅層内に形成され
る。Ｔａ上では、銅が形成するアイランドが小さいこと
は悪くはないがＴａＳｉＮの略連続の層よりは劣る。
ールの凝集は良好である。ＴａＮの上では、銅は大きな
アイランドを形成する、したがってエレクトロマイグレ
ーションのために不利に働く空隙が銅層内に形成され
る。Ｔａ上では、銅が形成するアイランドが小さいこと
は悪くはないがＴａＳｉＮの略連続の層よりは劣る。
【００１５】本発明による拡散障壁１０６の形成法を図
３Ａ−Ｅを参照して以下に述べる。図３Aでは、半導体
本体１００は、ＩＬＤ１０２およびＩＭＤ１０４の形成
を通して処理される。これには当業界で知られたアイソ
レーション構造体、トランジスタその他の所望のデバイ
スの形成を含む。ＩＬＤ１０２とＩＭＤ１０４の形成の
適切な方法は当業界で知られている。ＩＬＤ１０２とＩ
ＭＤ１０４は同じまたは異なった材料を含んでもよい。
たとえば、ＩＬＤ１０２とＩＭＤ１０４は、ＰＥＴＥＯ
Ｓ酸化物、あるいはゼロゲル、ＦＳＧ、ＨＳＱ、有機低
ｋ材料等の低ｋ材料あるいはこれらの組み合わせを含ん
でもよい。ＩＭＤ１０４は、第１の相互接続層の一部で
あっても、あるいはその後のいずれかの相互接続層であ
ってもよい。
３Ａ−Ｅを参照して以下に述べる。図３Aでは、半導体
本体１００は、ＩＬＤ１０２およびＩＭＤ１０４の形成
を通して処理される。これには当業界で知られたアイソ
レーション構造体、トランジスタその他の所望のデバイ
スの形成を含む。ＩＬＤ１０２とＩＭＤ１０４の形成の
適切な方法は当業界で知られている。ＩＬＤ１０２とＩ
ＭＤ１０４は同じまたは異なった材料を含んでもよい。
たとえば、ＩＬＤ１０２とＩＭＤ１０４は、ＰＥＴＥＯ
Ｓ酸化物、あるいはゼロゲル、ＦＳＧ、ＨＳＱ、有機低
ｋ材料等の低ｋ材料あるいはこれらの組み合わせを含ん
でもよい。ＩＭＤ１０４は、第１の相互接続層の一部で
あっても、あるいはその後のいずれかの相互接続層であ
ってもよい。
【００１６】図３Ｂに示すように、トレンチをＩＭＤ１
０４にエッチングにより形成する。バイアが望ましい場
合で、まだバイアが形成されていなければ、二重ダマシ
ーン法を用いてＩＭＤ１０４にはトレンチを、またＩＬ
Ｄ１０２にはバイア１２２を形成してもよい。バイア接
続部がすでに完成している場合、トレンチ１２０だけを
エッチングで形成する。
０４にエッチングにより形成する。バイアが望ましい場
合で、まだバイアが形成されていなければ、二重ダマシ
ーン法を用いてＩＭＤ１０４にはトレンチを、またＩＬ
Ｄ１０２にはバイア１２２を形成してもよい。バイア接
続部がすでに完成している場合、トレンチ１２０だけを
エッチングで形成する。
【００１７】次に、図３Ｃに示すように、拡散障壁１０
６をＩＭＤ１０４の表面とトレンチ１２０の表面に形成
する。もしバイア接続部がまだ形成されていなければ、
バイア１２２の表面にも拡散障壁１０６を形成する。拡
散障壁１０６は、遷移金属−シリコン−窒化物を含む。
たとえば、拡散障壁１０６は、ＴａＳｉＮあるいはＷＳ
ｉＮを含んでもよい。拡散障壁１０６の厚さは、平坦な
フィールドの上に２５０Åのオーダーで形成する。サイ
ドウォールの厚さは、構造体のトポグラフィ（表面形
状）にもよるがかなり小さく（たとえば、２０−４０
Å）なる。構造体を積極的に構成するほど、サイドウォ
ールの被覆性（coverage）が減少することになる。
６をＩＭＤ１０４の表面とトレンチ１２０の表面に形成
する。もしバイア接続部がまだ形成されていなければ、
バイア１２２の表面にも拡散障壁１０６を形成する。拡
散障壁１０６は、遷移金属−シリコン−窒化物を含む。
たとえば、拡散障壁１０６は、ＴａＳｉＮあるいはＷＳ
ｉＮを含んでもよい。拡散障壁１０６の厚さは、平坦な
フィールドの上に２５０Åのオーダーで形成する。サイ
ドウォールの厚さは、構造体のトポグラフィ（表面形
状）にもよるがかなり小さく（たとえば、２０−４０
Å）なる。構造体を積極的に構成するほど、サイドウォ
ールの被覆性（coverage）が減少することになる。
【００１８】遷移金属−シリコン−窒化物は、Ｓｉと遷
移金属−窒化物を同時に堆積させることにより形成され
る。遷移金属−窒化物は、反応性スパッタリングにより
堆積させる。Ｓｉを同時堆積させるにはＳｉを含有する
雰囲気を使用してもよい。ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6またはＳ
ｉ（ＮＲ3）4−この場合Rは有機リガンドである−など
のシリコン含有ガスをTaをターゲットとして窒素含有ガ
スとともに使用することができる。障壁膜１０６に含ま
れるＳｉの量は、シリコン含有ガスのガス流により制御
できる。この方法によれば、障壁膜１０６中のＳｉ濃度
の制御において総合的な自由度が与えられる。望むなら
ば、堆積工程においてガス流を変化させることによりＳ
ｉ濃度の線形的もしくは比線形的傾斜を障壁膜１０６の
中に形成することができる。これに代えて、ＴａＳｉタ
ーゲットを使用することもできる。
移金属−窒化物を同時に堆積させることにより形成され
る。遷移金属−窒化物は、反応性スパッタリングにより
堆積させる。Ｓｉを同時堆積させるにはＳｉを含有する
雰囲気を使用してもよい。ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6またはＳ
ｉ（ＮＲ3）4−この場合Rは有機リガンドである−など
のシリコン含有ガスをTaをターゲットとして窒素含有ガ
スとともに使用することができる。障壁膜１０６に含ま
れるＳｉの量は、シリコン含有ガスのガス流により制御
できる。この方法によれば、障壁膜１０６中のＳｉ濃度
の制御において総合的な自由度が与えられる。望むなら
ば、堆積工程においてガス流を変化させることによりＳ
ｉ濃度の線形的もしくは比線形的傾斜を障壁膜１０６の
中に形成することができる。これに代えて、ＴａＳｉタ
ーゲットを使用することもできる。
【００１９】Ｎ：Ｓｉ比を低く維持する。Ｎ：Ｓｉ比を
低くすれば、シート抵抗が低くなる。低抵抗を確保する
ためにシート抵抗モニターを使用してもよい。
低くすれば、シート抵抗が低くなる。低抵抗を確保する
ためにシート抵抗モニターを使用してもよい。
【００２０】障壁膜１０６は低温（たとえば＜〜２５０
°C）で堆積させることができる。低温は多層相互接続
層処理技術に適している。
°C）で堆積させることができる。低温は多層相互接続
層処理技術に適している。
【００２１】物理的蒸着（ＰＶＤ）システムが反応性ス
パッタリングに使用される。ＰＶＤシステムの標準型ポ
ンプシステムに改良を加えることが必要である。標準型
ポンプシステムには極低温ポンプを使用する。しかし、
極低温ポンプは、本発明には適切ではない。本発明を実
施するには、ターボポンプを追加する必要がある。
パッタリングに使用される。ＰＶＤシステムの標準型ポ
ンプシステムに改良を加えることが必要である。標準型
ポンプシステムには極低温ポンプを使用する。しかし、
極低温ポンプは、本発明には適切ではない。本発明を実
施するには、ターボポンプを追加する必要がある。
【００２２】遷移金属−シリコン−窒化物の膜は、完全
にアモルファスであり、その後に形成する銅に対する好
適な濡れ性を有している。低い抵抗率はＮ：Ｓｉ比を低
く維持することにより達成することができる。たとえ
ば、２５０μΩ／ｃｍ未満の抵抗率はすでに何度も達成
されている。遷移金属−シリコン−窒化物形成の上記の
方法は、現場以外（ex-situ）のプロセスよりも高いス
ループットが可能な現場（in-situ）プロセスである。
バキュームブレークは必要としないので、障壁酸化物の
形成を排除する。
にアモルファスであり、その後に形成する銅に対する好
適な濡れ性を有している。低い抵抗率はＮ：Ｓｉ比を低
く維持することにより達成することができる。たとえ
ば、２５０μΩ／ｃｍ未満の抵抗率はすでに何度も達成
されている。遷移金属−シリコン−窒化物形成の上記の
方法は、現場以外（ex-situ）のプロセスよりも高いス
ループットが可能な現場（in-situ）プロセスである。
バキュームブレークは必要としないので、障壁酸化物の
形成を排除する。
【００２３】図３Ｄに示すように、銅そう１０が、遷移
金属−シリコン−窒化物の障壁層１０６の上に形成され
る。銅シード層１０６を最初に形成し、残りの銅を堆積
させるため電気メッキ工程を行うことにより銅層１１０
が形成される。障壁層１０６のシリコンは界面に銅−シ
リサイドを形成してもよい。この銅−シリサイドは、接
着性を向上させ、エレクトロマイグレーションのライフ
タイムを延長させることが期待される。
金属−シリコン−窒化物の障壁層１０６の上に形成され
る。銅シード層１０６を最初に形成し、残りの銅を堆積
させるため電気メッキ工程を行うことにより銅層１１０
が形成される。障壁層１０６のシリコンは界面に銅−シ
リサイドを形成してもよい。この銅−シリサイドは、接
着性を向上させ、エレクトロマイグレーションのライフ
タイムを延長させることが期待される。
【００２４】銅層１１０と障壁層１０６は、図２に示す
ようにＩＭＤ１０４と略同一平面になるように、たとえ
ばＣＭＰ（化学機械的研磨）により除去される。
ようにＩＭＤ１０４と略同一平面になるように、たとえ
ばＣＭＰ（化学機械的研磨）により除去される。
【００２５】遷移金属−シリコン−窒化物の拡散障壁１
０６は、第１のあるいはそれに続くいずれかの相互接続
層に適用してもよい。さらに、この拡散障壁１０６は、
ひとつ、あるいはいくつかの、あるいはすべての相互接
続層に適用してもよい。
０６は、第１のあるいはそれに続くいずれかの相互接続
層に適用してもよい。さらに、この拡散障壁１０６は、
ひとつ、あるいはいくつかの、あるいはすべての相互接
続層に適用してもよい。
【００２６】本発明を図示された実施例を参照しつつ記
述してきたが、この記述は制限的な意味で解釈されるよ
うに意図して行ったものではない。本発明のこれ以外の
実施例はもとより、図示された実施例の様々な変形例お
よび組み合わせは、以上の記述を参照すれば当業界の熟
練者にとって明白であろう。したがって、添付の特許請
求の範囲は上記の変形例および実施例を包含することを
意図している。
述してきたが、この記述は制限的な意味で解釈されるよ
うに意図して行ったものではない。本発明のこれ以外の
実施例はもとより、図示された実施例の様々な変形例お
よび組み合わせは、以上の記述を参照すれば当業界の熟
練者にとって明白であろう。したがって、添付の特許請
求の範囲は上記の変形例および実施例を包含することを
意図している。
【００２７】以上の説明に関して以下の項を開示する。 （１）拡散障壁を製造する方法は、遷移金属−シリコン
−窒化物を形成するため反応性スパッタリングを使用し
てシリコンと遷移金属窒化物を同時に堆積させるステッ
プを含む。 （２）（１）において、前記遷移金属−シリコン−窒化
物はＴａＳｉＮを含む。 （３）（１）において、前記反応性スパッタリングはシ
リコン含有雰囲気において行う。 （４）（３）において、前記シリコン含有雰囲気は、Ｓ
ｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6およびＳｉ（ＮＲ3）4、ここでＲは有
機リカンドであり、を含む群の中から選ばれたシリコン
含有ガスを供給することにより形成される。 （５）（３）において、窒素含有ガスにより同時堆積を
行うステップで窒素を導入する、Ｎ：Ｓｉ比は０．６未
満である。 （６）（１）において、前記反応性スパッタリングでは
タンタルのターゲットを使用する。 （７）（１）において、前記遷移金属−シリコン−窒化
物は、２５０Åのオーダーの平坦なフィールド厚さを有
する。 （８）集積回路を製造する方法は、半導体本体の上に絶
縁層を形成し、前記絶縁層にトレンチをエッチングし、
前記絶縁層上に、シリコン含有雰囲気内で前記トレンチ
の中に反応性スパッタリングにより形成された遷移金属
窒化物を含む遷移金属−シリコン−窒化物の層を形成
し、前記遷移金属−シリコン−窒化物の層の上に銅層を
形成するステップを含む集積回路を製造する方法。 （９）（８）において、前記遷移金属−シリコン−窒化
物はＴａＮを含む。 （１０）（８）において、前記シリコン含有雰囲気は、
ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6およびＳｉ（ＮＲ3）4、ここでＲは
有機リガンドであり、から成る群の中から選ばれたシリ
コン含有ガスを供給することにより形成される。 （１１）（８）において、前記遷移金属−シリコン−窒
化物の層は２５０Åのオーダーの平坦なフィールド厚さ
を有している。 （１２）（８）において、前記反応性スパッタリング
は、Ｔａのターゲットと窒素含有ガスを利用する、Ｎ：
Ｓｉ比は０．６未満である。
−窒化物を形成するため反応性スパッタリングを使用し
てシリコンと遷移金属窒化物を同時に堆積させるステッ
プを含む。 （２）（１）において、前記遷移金属−シリコン−窒化
物はＴａＳｉＮを含む。 （３）（１）において、前記反応性スパッタリングはシ
リコン含有雰囲気において行う。 （４）（３）において、前記シリコン含有雰囲気は、Ｓ
ｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6およびＳｉ（ＮＲ3）4、ここでＲは有
機リカンドであり、を含む群の中から選ばれたシリコン
含有ガスを供給することにより形成される。 （５）（３）において、窒素含有ガスにより同時堆積を
行うステップで窒素を導入する、Ｎ：Ｓｉ比は０．６未
満である。 （６）（１）において、前記反応性スパッタリングでは
タンタルのターゲットを使用する。 （７）（１）において、前記遷移金属−シリコン−窒化
物は、２５０Åのオーダーの平坦なフィールド厚さを有
する。 （８）集積回路を製造する方法は、半導体本体の上に絶
縁層を形成し、前記絶縁層にトレンチをエッチングし、
前記絶縁層上に、シリコン含有雰囲気内で前記トレンチ
の中に反応性スパッタリングにより形成された遷移金属
窒化物を含む遷移金属−シリコン−窒化物の層を形成
し、前記遷移金属−シリコン−窒化物の層の上に銅層を
形成するステップを含む集積回路を製造する方法。 （９）（８）において、前記遷移金属−シリコン−窒化
物はＴａＮを含む。 （１０）（８）において、前記シリコン含有雰囲気は、
ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6およびＳｉ（ＮＲ3）4、ここでＲは
有機リガンドであり、から成る群の中から選ばれたシリ
コン含有ガスを供給することにより形成される。 （１１）（８）において、前記遷移金属−シリコン−窒
化物の層は２５０Åのオーダーの平坦なフィールド厚さ
を有している。 （１２）（８）において、前記反応性スパッタリング
は、Ｔａのターゲットと窒素含有ガスを利用する、Ｎ：
Ｓｉ比は０．６未満である。
【００２８】（１３）遷移金属−シリコン−窒化物の障
壁（１０６）を有する銅製相互接続層（１１０）が提供
される。前記障壁（１０６）を形成するためＳｉを含有
する雰囲気内で反応性スパッタリングを行うことにより
遷移金属−窒化物をＳｉとともに同時に堆積させる。前
記銅層（１１０）は、遷移金属−シリコン−窒化物の障
壁（１０８）の上に良好な接着性をもって堆積される。 関連出願の相互参照 下記の同時出願は本願に関連しており、本願の一部とし
て援用する。 出願番号 出願日 発明者 ６０／１５０，９９６ ０８／２７／１９９９ ルー他
壁（１０６）を有する銅製相互接続層（１１０）が提供
される。前記障壁（１０６）を形成するためＳｉを含有
する雰囲気内で反応性スパッタリングを行うことにより
遷移金属−窒化物をＳｉとともに同時に堆積させる。前
記銅層（１１０）は、遷移金属−シリコン−窒化物の障
壁（１０８）の上に良好な接着性をもって堆積される。 関連出願の相互参照 下記の同時出願は本願に関連しており、本願の一部とし
て援用する。 出願番号 出願日 発明者 ６０／１５０，９９６ ０８／２７／１９９９ ルー他
【図１】図１は、従来技術の銅製相互接続層の断面図で
ある。
ある。
【図２】図２は、本発明による遷移金属−シリコン−窒
化物の拡散障壁を有する銅製相互接続層の断面図であ
る。
化物の拡散障壁を有する銅製相互接続層の断面図であ
る。
【図３】図３Ａ−３Ｄは、本発明による、製造の様々な
段階における図２の相互接続層の断面図である。
段階における図２の相互接続層の断面図である。
【図４】図４Ａ-４Ｄは、様々な結晶化度の拡散障壁を
有する銅製相互接続層の断面図である。
有する銅製相互接続層の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クイン − タン ジャン アメリカ合衆国 テキサス、オースチン、 ペインテッド シールド ドライブ 5325 (72)発明者 ジオン − ピン ルー アメリカ合衆国 テキサス、リチャードソ ン、 シルバーソーン ストリート 4128 Ｆターム(参考） 4K029 BA58 BC00 BD01 CA06 4M104 BB17 BB19 BB27 BB28 BB32 BB33 BB37 CC01 DD15 DD16 DD19 DD20 DD41 DD42 DD52 DD75 EE14 EE15 EE18 FF18 FF22 HH01 HH05 HH08 HH09 HH16
Claims (1)
- 【請求項１】 拡散障壁を製造する方法は、遷移金属−
シリコン−窒化物を形成するため反応性スパッタリング
を使用してシリコンと遷移金属窒化物を同時に堆積させ
るステップを含む方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US22124800P | 2000-07-27 | 2000-07-27 | |
| US09/895,520 US7655555B2 (en) | 1999-08-27 | 2001-06-28 | In-situ co-deposition of Si in diffusion barrier material depositions with improved wettability, barrier efficiency, and device reliability |
| US221248 | 2001-06-28 | ||
| US895520 | 2001-06-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002141303A true JP2002141303A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=26915624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001228053A Pending JP2002141303A (ja) | 2000-07-27 | 2001-07-27 | 向上した濡れ性、障壁効率、デバイス信頼性を有する拡散障壁材料におけるＳｉの現場同時堆積 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002141303A (ja) |
| TW (1) | TW541655B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013098519A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-20 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
-
2001
- 2001-07-27 TW TW90118359A patent/TW541655B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-07-27 JP JP2001228053A patent/JP2002141303A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013098519A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-20 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW541655B (en) | 2003-07-11 |
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