JPH0790546A - 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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- JPH0790546A JPH0790546A JP23826293A JP23826293A JPH0790546A JP H0790546 A JPH0790546 A JP H0790546A JP 23826293 A JP23826293 A JP 23826293A JP 23826293 A JP23826293 A JP 23826293A JP H0790546 A JPH0790546 A JP H0790546A
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- copper
- wiring
- gas
- manufacturing
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 窒素を０．２％〜１７％含む銅または銅合金
により形成された配線を有することを特徴とする半導体
装置。 【効果】 比抵抗値を増大させずに、耐酸化性に優れた
銅配線を有する半導体装置を提供することができる。
により形成された配線を有することを特徴とする半導体
装置。 【効果】 比抵抗値を増大させずに、耐酸化性に優れた
銅配線を有する半導体装置を提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、銅を主成分とする薄膜
もしくは配線を有する半導体装置及びその製造方法に関
する。
もしくは配線を有する半導体装置及びその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＳＩの配線材料として、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金が用いられている（以
下、特に理由のないかぎり、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金をアルミニウムと記すことにする）。しかし
近年、ＬＳＩの高集積化が進むにつれてアルミニウム配
線にさまざまな問題が生じてきている。中でも、エレク
トロマイグレ−ション、ストレスマイグレ−ション等ア
ルミニウム配線の信頼性が問題となってきている。この
ため、アルミニウムに代わる高信頼性を有する配線材料
が求められている。
ニウムまたはアルミニウム合金が用いられている（以
下、特に理由のないかぎり、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金をアルミニウムと記すことにする）。しかし
近年、ＬＳＩの高集積化が進むにつれてアルミニウム配
線にさまざまな問題が生じてきている。中でも、エレク
トロマイグレ−ション、ストレスマイグレ−ション等ア
ルミニウム配線の信頼性が問題となってきている。この
ため、アルミニウムに代わる高信頼性を有する配線材料
が求められている。
【０００３】アルミニウムに代わる配線材料として現在
もっとも有力視されているのは、銅である（月刊NIKKEI
MICRODEVICE 1993 年 2月号 48 頁〜58頁）。配線材料
として銅を用いれば、アルミニウムを用いる場合に比
べ、比抵抗は約1/2 となり、エレクトロマイグレ−ショ
ン耐性は約２桁改善される。しかしながら、配線材料と
して銅を用いる場合にも問題点がある。
もっとも有力視されているのは、銅である（月刊NIKKEI
MICRODEVICE 1993 年 2月号 48 頁〜58頁）。配線材料
として銅を用いれば、アルミニウムを用いる場合に比
べ、比抵抗は約1/2 となり、エレクトロマイグレ−ショ
ン耐性は約２桁改善される。しかしながら、配線材料と
して銅を用いる場合にも問題点がある。
【０００４】銅は薄膜中に酸素を取り込み易く、耐酸化
性が悪い。銅薄膜中に酸素が取り込まれると比抵抗値が
上昇する。これに対処することを目的として、銅薄膜に
窒素プラズマ処理を施して表面に窒化層を形成したり
（第51回秋季応用物理学会予稿集 27p-E-16）、自己保
護膜としてＮｂＮ膜（第３９回春季応用物理学会予稿集
30p-ZH-8）またはＴｉＮ膜（信学技報 Vol.89 No.174
25頁〜29頁）を表面に形成したりして銅薄膜の耐酸化性
を改善することが提案されている。
性が悪い。銅薄膜中に酸素が取り込まれると比抵抗値が
上昇する。これに対処することを目的として、銅薄膜に
窒素プラズマ処理を施して表面に窒化層を形成したり
（第51回秋季応用物理学会予稿集 27p-E-16）、自己保
護膜としてＮｂＮ膜（第３９回春季応用物理学会予稿集
30p-ZH-8）またはＴｉＮ膜（信学技報 Vol.89 No.174
25頁〜29頁）を表面に形成したりして銅薄膜の耐酸化性
を改善することが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記提案にお
いても以下のような問題点がある。すなわち、上記窒化
層や自己保護膜を形成するための工程が必要となるとい
う問題がある。また、配線形成時においては、銅薄膜を
エッチング処理して配線パタ−ンを形成するので、エッ
チングされた断面は保護層を有さなくなる。このため、
前記断面から酸素が銅配線中に取り込まれ、銅配線の比
抵抗値が上昇するという問題がある。特に最近では、配
線の形成にＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）
プロセス、すなわち、絶縁層にエッチング等によって所
定のパタ−ンの孔あるいは溝を形成し、この後、この絶
縁層上に銅薄膜を形成し、絶縁層より上の部分にある銅
薄膜を研磨により除去し、配線を形成するプロセスが用
いられようとしており、前記窒化層及び自己保護膜等の
保護層を形成することにより銅配線の酸化を防止すると
いう方法は適用が困難となりつつある。
いても以下のような問題点がある。すなわち、上記窒化
層や自己保護膜を形成するための工程が必要となるとい
う問題がある。また、配線形成時においては、銅薄膜を
エッチング処理して配線パタ−ンを形成するので、エッ
チングされた断面は保護層を有さなくなる。このため、
前記断面から酸素が銅配線中に取り込まれ、銅配線の比
抵抗値が上昇するという問題がある。特に最近では、配
線の形成にＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）
プロセス、すなわち、絶縁層にエッチング等によって所
定のパタ−ンの孔あるいは溝を形成し、この後、この絶
縁層上に銅薄膜を形成し、絶縁層より上の部分にある銅
薄膜を研磨により除去し、配線を形成するプロセスが用
いられようとしており、前記窒化層及び自己保護膜等の
保護層を形成することにより銅配線の酸化を防止すると
いう方法は適用が困難となりつつある。
【０００６】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、耐酸化性の良好な銅配線もしくは銅薄膜を有する半
導体装置及びその製造方法を提供することを目的として
いる。
り、耐酸化性の良好な銅配線もしくは銅薄膜を有する半
導体装置及びその製造方法を提供することを目的として
いる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る半導体装置は、窒素を０．２％〜１７％
含む銅または銅合金により形成された配線を有すること
を特徴としている。
に本発明に係る半導体装置は、窒素を０．２％〜１７％
含む銅または銅合金により形成された配線を有すること
を特徴としている。
【０００８】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、銅または銅合金により形成されたタ−ゲットと不活
性ガスと窒素を含有するガスとを用いてスパッタ法によ
って試料上に窒素を含有する銅または銅合金薄膜を形成
することを特徴としている。
は、銅または銅合金により形成されたタ−ゲットと不活
性ガスと窒素を含有するガスとを用いてスパッタ法によ
って試料上に窒素を含有する銅または銅合金薄膜を形成
することを特徴としている。
【０００９】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、窒素を含む銅または銅合金により形成されたタ−ゲ
ットを用いてスパッタ法によって試料上に窒素を含有す
る銅または銅合金薄膜を形成することを特徴としてい
る。
は、窒素を含む銅または銅合金により形成されたタ−ゲ
ットを用いてスパッタ法によって試料上に窒素を含有す
る銅または銅合金薄膜を形成することを特徴としてい
る。
【００１０】
【作用】上記構成に係る半導体装置に用いられる配線
は、窒素を０．２％〜１７％含む銅または銅合金により
形成されるので、配線そのものが耐酸化性を有する。こ
れにより、エッチング処理で配線の一部が露出しても該
配線の酸化を抑えることが可能になる。
は、窒素を０．２％〜１７％含む銅または銅合金により
形成されるので、配線そのものが耐酸化性を有する。こ
れにより、エッチング処理で配線の一部が露出しても該
配線の酸化を抑えることが可能になる。
【００１１】従来、銅または銅合金に窒素を含有させる
と比抵抗値が非常に高くなるとされていたが、窒素含有
量を１７％以下に抑えておけば、比抵抗値はさほど上昇
しない。むしろ少量の窒素（０．２％以上の窒素）を添
加することで耐酸化性に優れた銅または銅合金による配
線を形成することが可能になる。
と比抵抗値が非常に高くなるとされていたが、窒素含有
量を１７％以下に抑えておけば、比抵抗値はさほど上昇
しない。むしろ少量の窒素（０．２％以上の窒素）を添
加することで耐酸化性に優れた銅または銅合金による配
線を形成することが可能になる。
【００１２】また、上記方法に係る半導体装置の製造方
法にあっては、銅または銅合金により形成されたタ−ゲ
ットと不活性ガスと窒素を含有するガスとを用いてスパ
ッタ法によって試料上に窒素を含有する銅または銅合金
薄膜を形成するので、不活性ガスと窒素を含有するガス
との流量比を変化させることにより、窒素の添加量を制
御し、耐酸化性に優れた薄膜が形成される。これによ
り、配線を形成する際に前記薄膜がエッチングされてエ
ッチング断面が露出しても、前記薄膜の酸化を抑えるこ
とが可能になる。
法にあっては、銅または銅合金により形成されたタ−ゲ
ットと不活性ガスと窒素を含有するガスとを用いてスパ
ッタ法によって試料上に窒素を含有する銅または銅合金
薄膜を形成するので、不活性ガスと窒素を含有するガス
との流量比を変化させることにより、窒素の添加量を制
御し、耐酸化性に優れた薄膜が形成される。これによ
り、配線を形成する際に前記薄膜がエッチングされてエ
ッチング断面が露出しても、前記薄膜の酸化を抑えるこ
とが可能になる。
【００１３】また、上記方法に係る半導体装置の製造方
法において、窒素を含む銅または銅合金により形成され
たタ−ゲットを用いてスパッタ法によって試料上に窒素
を含有する銅または銅合金薄膜を形成する場合も同様
に、耐酸化性に優れた薄膜が形成される。これにより、
配線を形成する際に前記薄膜がエッチングされてエッチ
ング断面が露出しても、前記薄膜の酸化を抑えることが
可能になる。
法において、窒素を含む銅または銅合金により形成され
たタ−ゲットを用いてスパッタ法によって試料上に窒素
を含有する銅または銅合金薄膜を形成する場合も同様
に、耐酸化性に優れた薄膜が形成される。これにより、
配線を形成する際に前記薄膜がエッチングされてエッチ
ング断面が露出しても、前記薄膜の酸化を抑えることが
可能になる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明に係る半導体装置及びその製造
方法に関する実施例を図面に基づいて説明する。最初に
図１に基づいて、本発明に係る半導体装置の製造方法を
実施するための装置を説明する。図１は該装置を示した
模式的縦断面図である。
方法に関する実施例を図面に基づいて説明する。最初に
図１に基づいて、本発明に係る半導体装置の製造方法を
実施するための装置を説明する。図１は該装置を示した
模式的縦断面図である。
【００１５】図１において、１はチャンバ（反応室）を
示しており、反応室１は内部にプラズマ発生領域２と反
応領域３とを備えている。プラズマ発生領域２の上部に
は導波管５を介してマイクロ波発生源６が接続されてい
る。プラズマ発生領域２の外周には、図示しない直流電
源に接続された励磁コイル７が周設されている。またプ
ラズマ発生領域２に対するガス導入系８が反応室１上部
に接続されている。
示しており、反応室１は内部にプラズマ発生領域２と反
応領域３とを備えている。プラズマ発生領域２の上部に
は導波管５を介してマイクロ波発生源６が接続されてい
る。プラズマ発生領域２の外周には、図示しない直流電
源に接続された励磁コイル７が周設されている。またプ
ラズマ発生領域２に対するガス導入系８が反応室１上部
に接続されている。
【００１６】一方、反応領域３内には、試料台１１上に
基板Ｓが載置されており、基板Ｓの中心部上方の反応領
域３及び前記プラズマ発生領域２との境界部分にはタ−
ゲット４が配設されており、これに直流電圧電源１０が
接続されている。そして反応領域３に対するガス導入系
９が、反応領域３側面部に設けられている。
基板Ｓが載置されており、基板Ｓの中心部上方の反応領
域３及び前記プラズマ発生領域２との境界部分にはタ−
ゲット４が配設されており、これに直流電圧電源１０が
接続されている。そして反応領域３に対するガス導入系
９が、反応領域３側面部に設けられている。
【００１７】このような装置を用いて本発明に係る半導
体装置の製造方法を実施するためには、反応室１内を真
空排気し、Arガスをガス導入系８よりプラズマ発生領域
２に導入して、プラズマ発生領域２内の圧力を1 ×10-3
Torr程度に設定した後、励磁コイル７に直流電流を流
し、プラズマ発生領域２内に電子サイクロトロン共鳴
（ＥＣＲ）に必要な磁場を発生させる。
体装置の製造方法を実施するためには、反応室１内を真
空排気し、Arガスをガス導入系８よりプラズマ発生領域
２に導入して、プラズマ発生領域２内の圧力を1 ×10-3
Torr程度に設定した後、励磁コイル７に直流電流を流
し、プラズマ発生領域２内に電子サイクロトロン共鳴
（ＥＣＲ）に必要な磁場を発生させる。
【００１８】そして、マイクロ波発生源６からのマイク
ロ波を導波管５を介してプラズマ発生領域２に導入し、
Arプラズマを生成させる。生成させたArプラズマを励磁
コイル７で発生させた発散磁界により反応領域３へ導
き、直流電圧電源１０によりタ−ゲット４に負の電圧を
印加し、Arイオンをタ−ゲット４に引き込みタ−ゲット
４をスパッタする。
ロ波を導波管５を介してプラズマ発生領域２に導入し、
Arプラズマを生成させる。生成させたArプラズマを励磁
コイル７で発生させた発散磁界により反応領域３へ導
き、直流電圧電源１０によりタ−ゲット４に負の電圧を
印加し、Arイオンをタ−ゲット４に引き込みタ−ゲット
４をスパッタする。
【００１９】次に、窒素を含んだ銅薄膜・銅配線の形成
例を、具体的数値を挙げて説明する。 （実施例１）上記方法において、タ−ゲット４として銅
タ−ゲットを用い、基板Ｓとして表面に絶縁膜層である
ＳｉＯ2 膜が1000Å形成されたＳｉ基板を用い、ガス導
入系９からＮ2 ガスを導入することにより、基板Ｓの前
記絶縁膜上に銅と窒素との反応生成物を堆積させる。ま
ず、反応室１内を真空排気し、ガス導入系８よりArガス
を48sccmの流量でプラズマ発生領域２に導入し、プラズ
マ発生領域２内の圧力を1 ×10-3 Torr に設定した後、
プラズマ発生領域２内に電子サイクロトロン共鳴に必要
な磁場を発生させる。
例を、具体的数値を挙げて説明する。 （実施例１）上記方法において、タ−ゲット４として銅
タ−ゲットを用い、基板Ｓとして表面に絶縁膜層である
ＳｉＯ2 膜が1000Å形成されたＳｉ基板を用い、ガス導
入系９からＮ2 ガスを導入することにより、基板Ｓの前
記絶縁膜上に銅と窒素との反応生成物を堆積させる。ま
ず、反応室１内を真空排気し、ガス導入系８よりArガス
を48sccmの流量でプラズマ発生領域２に導入し、プラズ
マ発生領域２内の圧力を1 ×10-3 Torr に設定した後、
プラズマ発生領域２内に電子サイクロトロン共鳴に必要
な磁場を発生させる。
【００２０】そして、周波数2.45GHz 、パワ−2.0kw の
マイクロ波をプラズマ発生領域２に導入し、電子サイク
ロトロン共鳴を利用して、Arプラズマを発生させる。そ
して、銅タ−ゲット４には直流電圧電源１０により−６
００Ｖの電圧を印加し、ガス導入系９から添加量4 ％の
Ｎ2 ガスを２sccmの流量で反応室１内に導入して、4000
Åのスパッタ成膜を行なった。さらに、この薄膜にパタ
−ニング及びエッチング処理を施して配線を形成した。
なお、Ｎ2 ガス添加量は、［Ｎ2 ガス流量／（Ｎ2 ガス
流量）＋（Ａｒガス流量）］で示される。このようにし
て形成したＣｕを含有する配線近傍の断面を図２に示
す。図中２０はＳｉ基板を示しており、Ｓｉ基板２０上
にはＳｉＯ2 膜２１が形成され、ＳｉＯ2 膜２１上には
配線パタ−ン２２が形成されている。
マイクロ波をプラズマ発生領域２に導入し、電子サイク
ロトロン共鳴を利用して、Arプラズマを発生させる。そ
して、銅タ−ゲット４には直流電圧電源１０により−６
００Ｖの電圧を印加し、ガス導入系９から添加量4 ％の
Ｎ2 ガスを２sccmの流量で反応室１内に導入して、4000
Åのスパッタ成膜を行なった。さらに、この薄膜にパタ
−ニング及びエッチング処理を施して配線を形成した。
なお、Ｎ2 ガス添加量は、［Ｎ2 ガス流量／（Ｎ2 ガス
流量）＋（Ａｒガス流量）］で示される。このようにし
て形成したＣｕを含有する配線近傍の断面を図２に示
す。図中２０はＳｉ基板を示しており、Ｓｉ基板２０上
にはＳｉＯ2 膜２１が形成され、ＳｉＯ2 膜２１上には
配線パタ−ン２２が形成されている。
【００２１】上記方法によって絶縁膜上に配線を形成す
るのであるが、絶縁膜がＳｉＯ2 であるので、この下地
絶縁膜により配線が酸化されるおそれがある。そこで、
配線の耐酸化性を調べるためにＳｉ基板上に直接配線を
形成した。条件は上記のものと同じである。この方法で
形成された配線に酸素（Ｏ2 ）雰囲気で300 ℃、30分間
の熱処理を行なった後、２次イオン質量分析（SIMS）に
よる深さ方向の分析を行なった。その結果を図３に示
す。また、図４に窒素Ｎを含有するガスを添加しない従
来法によって得られた配線に上記と同様の処理を行なっ
た時のSIMS結果を示す。図３および図４において、縦軸
は強度（任意単位）、横軸は深さ（Å）を示しており、
破線は銅Ｃｕの分布、一点鎖線はＮの分布、二点鎖線は
Ｓｉの分布、実線は酸素の分布をそれぞれ示している。
図３と図４とを比べれば明らかであるように、スパッタ
成膜時にＮ2 ガスを添加することで配線中への酸素の混
入を防ぐことができ、耐酸化性に優れた配線を形成する
ことができる。
るのであるが、絶縁膜がＳｉＯ2 であるので、この下地
絶縁膜により配線が酸化されるおそれがある。そこで、
配線の耐酸化性を調べるためにＳｉ基板上に直接配線を
形成した。条件は上記のものと同じである。この方法で
形成された配線に酸素（Ｏ2 ）雰囲気で300 ℃、30分間
の熱処理を行なった後、２次イオン質量分析（SIMS）に
よる深さ方向の分析を行なった。その結果を図３に示
す。また、図４に窒素Ｎを含有するガスを添加しない従
来法によって得られた配線に上記と同様の処理を行なっ
た時のSIMS結果を示す。図３および図４において、縦軸
は強度（任意単位）、横軸は深さ（Å）を示しており、
破線は銅Ｃｕの分布、一点鎖線はＮの分布、二点鎖線は
Ｓｉの分布、実線は酸素の分布をそれぞれ示している。
図３と図４とを比べれば明らかであるように、スパッタ
成膜時にＮ2 ガスを添加することで配線中への酸素の混
入を防ぐことができ、耐酸化性に優れた配線を形成する
ことができる。
【００２２】また、実施例１におけるＮ2 ガスの添加量
を変えた時の配線の深さ500 Åにおける酸素濃度（atom
s%）変化の様子及び比抵抗値（μΩcm）の変化の様子を
図５に示す。図５において、破線は比抵抗値を示し、実
線は酸素濃度を示している。図５から、Ｎ2 ガスの添加
量が20％以下の時、アルミニウムに比べて低抵抗であ
り、耐酸化性も優れていることが解る。さらに、Ｎ2 ガ
スの添加量と配線中のＮ濃度（atoms ％）との関係を図
６に示す。図６から、Ｎ2 ガスの添加量を多くすると配
線中のＮ濃度が増加することが解る。そして、Ｎ濃度が
17atoms ％以下であれば、図５から膜質に影響を与えな
いことが解る。
を変えた時の配線の深さ500 Åにおける酸素濃度（atom
s%）変化の様子及び比抵抗値（μΩcm）の変化の様子を
図５に示す。図５において、破線は比抵抗値を示し、実
線は酸素濃度を示している。図５から、Ｎ2 ガスの添加
量が20％以下の時、アルミニウムに比べて低抵抗であ
り、耐酸化性も優れていることが解る。さらに、Ｎ2 ガ
スの添加量と配線中のＮ濃度（atoms ％）との関係を図
６に示す。図６から、Ｎ2 ガスの添加量を多くすると配
線中のＮ濃度が増加することが解る。そして、Ｎ濃度が
17atoms ％以下であれば、図５から膜質に影響を与えな
いことが解る。
【００２３】（実施例２）実施例２に係る半導体装置の
製造方法が上記した実施例１に係る半導体装置の製造方
法と異なっている点は、ガス導入系９から導入されるＮ
2 ガスの添加量を時間の経過とともに変化させる点であ
る。その他の製造方法はＡｒガスの導入量を含め同一で
ある。実施例２では、図７に示した添加量でＮ2 ガスが
導入される。このように導入するＮ2 ガスの添加量を時
間とともに変化させることで、Ｃｕを主成分とし深さ方
向にＮ含有量が変化している薄膜もしくは配線を形成す
ることができる。このようにして形成したＣｕを含有す
る配線近傍の断面を図８に示す。図８において、ＳｉＯ
2 膜２１上に配線パタ−ン２３が形成されている。配線
パタ−ン２３はＮ含有量が異なった多層構造となってい
る。
製造方法が上記した実施例１に係る半導体装置の製造方
法と異なっている点は、ガス導入系９から導入されるＮ
2 ガスの添加量を時間の経過とともに変化させる点であ
る。その他の製造方法はＡｒガスの導入量を含め同一で
ある。実施例２では、図７に示した添加量でＮ2 ガスが
導入される。このように導入するＮ2 ガスの添加量を時
間とともに変化させることで、Ｃｕを主成分とし深さ方
向にＮ含有量が変化している薄膜もしくは配線を形成す
ることができる。このようにして形成したＣｕを含有す
る配線近傍の断面を図８に示す。図８において、ＳｉＯ
2 膜２１上に配線パタ−ン２３が形成されている。配線
パタ−ン２３はＮ含有量が異なった多層構造となってい
る。
【００２４】ここでも、配線の耐酸化性を調べるため、
Ｓｉ基板上に直接配線を形成した。条件は上記と同じく
図７に示した添加量でＮ2 ガスが導入される条件であ
る。この製造方法で形成された配線にＯ2 雰囲気で300
℃、30分間の熱処理を行なった後、SIMSによる深さ方向
の分析を行なった。その結果を図９に示す。図９におけ
る各グラフの意味は、図３に示した各グラフの意味と同
じである。図９から、実施例２に係る製造方法の場合に
おいても、Ｎ2 ガスの添加により配線中への酸素の混入
を防ぐことができ、配線の耐酸化性を向上させることが
できることが解る。
Ｓｉ基板上に直接配線を形成した。条件は上記と同じく
図７に示した添加量でＮ2 ガスが導入される条件であ
る。この製造方法で形成された配線にＯ2 雰囲気で300
℃、30分間の熱処理を行なった後、SIMSによる深さ方向
の分析を行なった。その結果を図９に示す。図９におけ
る各グラフの意味は、図３に示した各グラフの意味と同
じである。図９から、実施例２に係る製造方法の場合に
おいても、Ｎ2 ガスの添加により配線中への酸素の混入
を防ぐことができ、配線の耐酸化性を向上させることが
できることが解る。
【００２５】（実施例３）実施例３に係る半導体装置の
製造方法が実施例１に係る半導体装置の製造方法と異な
っている点は、タ−ゲット４としてＣｕを主成分として
Ｎが含まれているもの、例えば、Ｃｕを主成分としてＮ
が15atoms ％含有されたものを用い、Ａｒイオンで該タ
−ゲット４をスパッタすることで基板Ｓ上にスパッタさ
れたＣｕとＮとの反応生成物を堆積させる点である。し
たがって、実施例３の場合、ガス導入系９からＮ2 ガス
は導入されない。その他の製造方法は同じである。この
ようにして形成したＣｕを含有する配線の構造は、図２
に示した配線構造と同様である。
製造方法が実施例１に係る半導体装置の製造方法と異な
っている点は、タ−ゲット４としてＣｕを主成分として
Ｎが含まれているもの、例えば、Ｃｕを主成分としてＮ
が15atoms ％含有されたものを用い、Ａｒイオンで該タ
−ゲット４をスパッタすることで基板Ｓ上にスパッタさ
れたＣｕとＮとの反応生成物を堆積させる点である。し
たがって、実施例３の場合、ガス導入系９からＮ2 ガス
は導入されない。その他の製造方法は同じである。この
ようにして形成したＣｕを含有する配線の構造は、図２
に示した配線構造と同様である。
【００２６】実施例３に係る製造方法で形成された配線
におけるＮ濃度とタ−ゲット４中に含まれるＮ濃度との
関係を図１０に示す。図１０から、タ−ゲット４中に含
まれているＮ濃度と配線中に含まれているＮ濃度とに直
線的相関関係があることが解る。したがって、タ−ゲッ
ト４中に含有されるＮ濃度を変化させることで配線中に
含有されるＮ濃度を制御することができる。
におけるＮ濃度とタ−ゲット４中に含まれるＮ濃度との
関係を図１０に示す。図１０から、タ−ゲット４中に含
まれているＮ濃度と配線中に含まれているＮ濃度とに直
線的相関関係があることが解る。したがって、タ−ゲッ
ト４中に含有されるＮ濃度を変化させることで配線中に
含有されるＮ濃度を制御することができる。
【００２７】以上説明したように、実施例１〜実施例３
に係る半導体装置の製造方法を用いれば、配線中に少量
のＮを含有させることにより、比抵抗値を増大させずに
Ｃｕ配線もしくはＣｕ薄膜の耐酸化性を向上させること
ができる。従来、Ｃｕ3 Ｎは比抵抗値が１０2 〜１０3
ΩｃｍとＣｕの比抵抗値１．７２×１０-6Ωｃｍに比べ
て異常に高く、配線に用いることはできなかった。しか
し、実施例１〜実施例３で示したようにＮの含有量を
０．２％〜１７％程度に抑えておけば比抵抗値をほとん
ど上昇させなくてすむ。図５に示したように上記範囲内
にＮの含有量を抑えておけば、比抵抗値を２．５×１０
-6Ωｃｍ以下に抑えることができる。
に係る半導体装置の製造方法を用いれば、配線中に少量
のＮを含有させることにより、比抵抗値を増大させずに
Ｃｕ配線もしくはＣｕ薄膜の耐酸化性を向上させること
ができる。従来、Ｃｕ3 Ｎは比抵抗値が１０2 〜１０3
ΩｃｍとＣｕの比抵抗値１．７２×１０-6Ωｃｍに比べ
て異常に高く、配線に用いることはできなかった。しか
し、実施例１〜実施例３で示したようにＮの含有量を
０．２％〜１７％程度に抑えておけば比抵抗値をほとん
ど上昇させなくてすむ。図５に示したように上記範囲内
にＮの含有量を抑えておけば、比抵抗値を２．５×１０
-6Ωｃｍ以下に抑えることができる。
【００２８】なお、上記実施例１〜実施例３をそれぞれ
単独ではなしに、実施例１と実施例３とを組み合わせて
も良いし、実施例２と実施例３とを組み合わせても良
い。いずれも、上記実施例１〜３と同様の効果を得るこ
とができる。
単独ではなしに、実施例１と実施例３とを組み合わせて
も良いし、実施例２と実施例３とを組み合わせても良
い。いずれも、上記実施例１〜３と同様の効果を得るこ
とができる。
【００２９】また、上記実施例１及び実施例２において
はＮを含有するガスとしてＮ2 ガスを用いる場合を示し
たが、Ｎ2 ガスに限られることはなく、別の実施例で
は、ＮＨ2 、ＮＨ3 、ＮＯ、ＮＯ2 、Ｎ2 Ｈ2 、ＨＮ
3 、ＮＦ、ＮＯＦ、ＦＮＯ3 、Ｎ（ＣＨ3 ）3 、ＮＨ
（ＣＨ3 ）2 、ＣＮ、（ＣＮ）2 等、Ｎが含有されてい
るガスであれば良い。また、これらのガスを２種類以上
同時に添加しても良い。
はＮを含有するガスとしてＮ2 ガスを用いる場合を示し
たが、Ｎ2 ガスに限られることはなく、別の実施例で
は、ＮＨ2 、ＮＨ3 、ＮＯ、ＮＯ2 、Ｎ2 Ｈ2 、ＨＮ
3 、ＮＦ、ＮＯＦ、ＦＮＯ3 、Ｎ（ＣＨ3 ）3 、ＮＨ
（ＣＨ3 ）2 、ＣＮ、（ＣＮ）2 等、Ｎが含有されてい
るガスであれば良い。また、これらのガスを２種類以上
同時に添加しても良い。
【００３０】また、上記実施例１〜実施例３においては
ＥＣＲスパッタ法を用いたが、別の実施例では、ＲＦス
パッタ法、ＤＣスパッタ法、マグネトロンスパッタ法等
のスパッタ法を用いてもよい。また、スパッタ法だけで
なく蒸着法を用いてもスパッタ法と同様に成膜すること
ができる。
ＥＣＲスパッタ法を用いたが、別の実施例では、ＲＦス
パッタ法、ＤＣスパッタ法、マグネトロンスパッタ法等
のスパッタ法を用いてもよい。また、スパッタ法だけで
なく蒸着法を用いてもスパッタ法と同様に成膜すること
ができる。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る半導
体装置にあっては、窒素を０．２％〜１７％含む銅また
は銅合金により形成された配線を有しているので、比抵
抗が小さく耐エレクトロマイグレ−ションに優れた配線
とすることができる。また本発明に係る半導体装置の製
造方法を用いれば、比抵抗値を増大させることなく、耐
酸化性に優れた銅配線もしくは銅薄膜を容易にかつ確実
に形成することができる。
体装置にあっては、窒素を０．２％〜１７％含む銅また
は銅合金により形成された配線を有しているので、比抵
抗が小さく耐エレクトロマイグレ−ションに優れた配線
とすることができる。また本発明に係る半導体装置の製
造方法を用いれば、比抵抗値を増大させることなく、耐
酸化性に優れた銅配線もしくは銅薄膜を容易にかつ確実
に形成することができる。
【図１】本発明に係る半導体装置の製造方法を実施する
ための装置を模式的に示した縦断面図である。
ための装置を模式的に示した縦断面図である。
【図２】実施例１に係る製造方法によって形成された配
線を概略的に示した断面図である。
線を概略的に示した断面図である。
【図３】実施例１に係る製造方法によって形成された配
線のＳＩＭＳによる深さ方向の分析結果を示したグラフ
である。
線のＳＩＭＳによる深さ方向の分析結果を示したグラフ
である。
【図４】従来法によって形成された配線のＳＩＭＳによ
る深さ方向の分析結果であるを示したグラフである。
る深さ方向の分析結果であるを示したグラフである。
【図５】実施例１に係る製造方法によって形成された配
線のＮ2 ガス添加量と酸素濃度及び比抵抗値との関係を
示したグラフである。
線のＮ2 ガス添加量と酸素濃度及び比抵抗値との関係を
示したグラフである。
【図６】実施例１に係る製造方法によって形成された配
線のＮ2 ガス添加量とＮ濃度との関係を示したグラフで
ある。
線のＮ2 ガス添加量とＮ濃度との関係を示したグラフで
ある。
【図７】実施例２に係る製造方法において、Ｎ2 ガスの
添加量の時間的変化を示したグラフである。
添加量の時間的変化を示したグラフである。
【図８】実施例２に係る製造方法によって形成された配
線を概略的に示した断面図である。
線を概略的に示した断面図である。
【図９】実施例２に係る製造方法によって形成された配
線のＳＩＭＳによる深さ方向の分析結果を示したグラフ
である。
線のＳＩＭＳによる深さ方向の分析結果を示したグラフ
である。
【図１０】実施例３に係る製造方法において、タ−ゲッ
ト中のＮ含有量と配線中のＮ濃度との関係を示したグラ
フである。
ト中のＮ含有量と配線中のＮ濃度との関係を示したグラ
フである。
１ 反応室 ２ プラズマ発生領域 ３ 反応領域 ４ タ−ゲット ８ ガス導入系 ９ ガス導入系 ２２、２３ 配線パタ−ン Ｓ 基板
Claims (3)
- 【請求項１】 窒素を０．２％〜１７％含む銅または銅
合金により形成された配線を有することを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項２】 銅または銅合金により形成されたタ−ゲ
ットと不活性ガスと窒素を含有するガスとを用いてスパ
ッタ法によって試料上に窒素を含有する銅または銅合金
薄膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】 窒素を含む銅または銅合金により形成さ
れたタ−ゲットを用いてスパッタ法によって試料上に窒
素を含有する銅または銅合金薄膜を形成することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23826293A JPH0790546A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP23826293A JPH0790546A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0790546A true JPH0790546A (ja) | 1995-04-04 |
Family
ID=17027573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23826293A Pending JPH0790546A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0790546A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007180173A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Kobe Steel Ltd | 半導体装置の配線用金属薄膜及び半導体装置用配線、並びにこれらの製造方法 |
| JPWO2008044757A1 (ja) * | 2006-10-12 | 2010-02-18 | 株式会社アルバック | 導電膜形成方法、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタ付パネル、及び薄膜トランジスタの製造方法 |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP23826293A patent/JPH0790546A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007180173A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Kobe Steel Ltd | 半導体装置の配線用金属薄膜及び半導体装置用配線、並びにこれらの製造方法 |
| JPWO2008044757A1 (ja) * | 2006-10-12 | 2010-02-18 | 株式会社アルバック | 導電膜形成方法、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタ付パネル、及び薄膜トランジスタの製造方法 |
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