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半導体装置の製造方法及び半導体装置 - 松下電器産業株式会社
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発明の名称 半導体装置の製造方法及び半導体装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−5364(P2007−5364A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−180604(P2005−180604)
出願日 平成17年6月21日(2005.6.21)
代理人 【識別番号】100077931
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 弘
発明者 青井 信雄 / 中川 秀夫
要約 課題
銅イオンの拡散防止機能を持つ低誘電率の層間絶縁膜の成膜初期における銅配線からの銅イオンの拡散を防止する。

解決手段
半導体装置の製造方法は、基板上の絶縁膜(1)に形成された銅配線(3b)における露出部位に、窒素を含む層(4a)を形成する。その後、シロキサン(Si−O−Si)結合を有する有機シリコン化合物を原料として用いて、プラズマCVD法により、窒素を含む層(4a)の上に層間絶縁膜(5)を形成する。
特許請求の範囲
【請求項1】
基板上の絶縁膜に形成された銅配線における露出部位に、窒素を含む層を形成する工程と、
シロキサン(Si−O−Si)結合を有する有機シリコン化合物を原料として用いて、プラズマCVD法により、前記窒素を含む層の上に層間絶縁膜を形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記窒素を含む層を形成する工程は、SiCNよりなる層を形成する工程であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記窒素を含む層を形成する工程は、不活性ガスを希釈ガスとして用いて行なわれることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記窒素を含む層を形成する工程は、窒素を含む雰囲気下でのプラズマ処理により、前記露出部位を窒化することによって形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記窒素を含む層を形成する工程は、窒素含有化合物を含む雰囲気下でのプラズマ処理により、前記露出部位を窒化することによって形成されることによって形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記窒素含有化合物は、アンモニア、又はアミン誘導体であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記窒素を含む層を形成する工程は、前記露出部位に窒素をイオン注入することによって形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項8】
基板上の絶縁膜に形成された銅配線における露出部位に形成された窒素を含む層と、
前記窒素を含む層の上に、シロキサン(Si−O−Si)結合を有機シロキサン化合物を原料として用いて、プラズマCVD法によって形成された層間絶縁膜とを備えることを特徴とする半導体装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関し、特に、低誘電率であって且つ銅イオンの拡散を防止する機能を有する絶縁膜を備えた半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、銅配線を有する超LSI(Large Scale Integration)において、銅拡散防止膜として用いられる絶縁膜としては、SiN膜、SiON膜、SiC膜、又はSiCO膜などが知られているが、いずれの絶縁膜も4以上の高い比誘電率を有している。このため、多層配線構造において、層間絶縁膜として低誘電率膜を用いたとしても、前述の銅拡散防止膜としての絶縁膜の比誘電率の影響が支配的になる。したがって、多層配線構造を構成する低誘電率膜よりなる層間絶縁膜によって比誘電率を低減する効果は、前述の銅拡散防止膜としての絶縁膜の比誘電率によって相殺されてしまい、多層配線全体の実効的な比誘電率については十分に低い値が実現されていない状況である。
【0003】
このような問題に対応するためには、銅拡散防止膜として用いる絶縁膜の比誘電率を低減すること、又は低誘電率膜よりなる層間絶縁膜に銅拡散防止膜としての機能を持たせることが必要となってきている。
【0004】
銅拡散防止膜の比誘電率を低減するための従来技術としては、トリメチルビニルシランを用いたプラズマCVD法によってSiCN膜を形成する方法が報告されているが、該SiCN膜の比誘電率は4である。また、ジビニルシロキサン・ビス・ベンゾシクロブテンを用いたプラズマCVD法によって、銅拡散防止膜の機能を有する低誘電率の層間絶縁膜を形成する方法が報告されているが、該低誘電率膜の比誘電率は2.7程度である(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
しかしながら、まず、トリメチルビニルシロキサンを用いて形成された銅拡散防止膜としてのSiCN膜の場合、その比誘電率は4であって、比誘電率の値としては高いという問題がある。
【0006】
また、ジビニルシロキサン・ビス・ベンゾシクロブテンを用いて形成された銅拡散防止膜の機能を有する低誘電率の層間絶縁膜の場合、原料のジビニルシロキサン・ビス・ベンゾシクロブテン原料の化学構造が複雑なため高価である。
【0007】
また、ジビニルシロキサン・ビス・ベンゾシクロブテンを用いたプラズマCVD法による堆積を行なうためには原料を加熱によって気化させる必要があり、その気化のためには150℃以上の温度が必要とされる。そして、原料のジビニルシロキサン・ビス・ベンゾシクロブテンは、例えば150℃以上の加熱によって重合しやすい原料、つまり熱重合性の高い原料であるので、原料が気化器内で重合し、気化器内で固体又は液体が生成されて配管の目詰まりなどが生じ、その結果、CVD装置の稼働率の低下を招いている。
【0008】
また、原料のジビニルシロキサン・ビス・ベンゾシクロブテンは、熱重合性の原料であり、熱安定性が低い。さらに、この原料は2官能性のモノマーよりなるので、該モノマーを用いてプラズマCVD法によって形成される重合膜は、基本的に、直鎖状のポリマーによって構成されることになる。このため、ジビニルシロキサン・ビス・ベンゾシクロブテンを原料として用いたプラズマCVD法によって形成された層間絶縁膜は、機械的強度(弾性率、硬度)が低いために、多層配線構造における層間絶縁膜として集積化することが困難である。
【特許文献1】特許第3190886号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、前述の問題を解決する方法として、化学構造が単純であって且つ熱重合性がない2官能以上の置換基を有するジシロキサン誘導体を用いて、安価であって且つ製造装置の稼働率の低下を生じさせない製法により、低誘電率(比誘電率2.5)であって且つ熱安定性の高い、銅イオンの拡散防止機能を有する層間絶縁膜を形成する方法、さらには、3官能以上のジシロキサン誘導体を用いて3次元的な重合を行なうことにより、機械的強度にも優れた銅イオンの拡散防止機能を有する層間絶縁膜を形成する方法が提案されている。
【0010】
化学構造が単純であって且つ熱重合性がない2官能以上の置換基を有するジシロキサン誘導体を用いて、プラズマCVD法によって形成された銅イオンの拡散防止機能を有する層間絶縁膜では、有機部位に囲まれたシロキサン部位が銅イオンの捕獲部位として機能する。したがって、シロキサン部位が有機部位によって3次元的に囲まれた構造が形成されることが、銅イオンの拡散防止機能を果たす必須条件である。
【0011】
しかしながら、プラズマCVD法による層間絶縁膜の成膜初期過程では、銅イオンの捕獲部位となるシロキサン部位が有機部位によって3次元的に囲まれた構造が出来上がっていないために、成膜プロセスに加わる熱により、層間絶縁膜における下層に形成された銅配線から銅イオンが拡散しやすい。したがって、銅イオンの拡散防止機能を持つ層間絶縁膜であっても、成膜初期過程では、銅イオンの拡散を防止することが十分ではなく、銅イオンの拡散防止膜としての信頼性の低下を招くという問題がある。
【0012】
前記に鑑み、本発明の目的は、銅イオンの拡散防止機能を持つ低誘電率の層間絶縁膜の成膜初期における銅配線からの銅イオンの拡散を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
前記の目的を達成するために、本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法は、基板上の絶縁膜に形成された銅配線における露出部位に、窒素を含む層を形成する工程と、シロキサン(Si−O−Si)結合を有する有機シリコン化合物を原料として用いて、プラズマCVD法により、窒素を含む層の上に層間絶縁膜を形成する工程とを備える。
【0014】
本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法によると、層間絶縁膜を形成する前に窒素を含む層を形成するので、層間絶縁膜の成膜初期過程における銅配線からの銅イオンの拡散を防止することができる。また、層間絶縁膜による比誘電率の効果が窒素を含む層の比誘電率によって相殺されることなく、多層配線構造における実効的な比誘電率として優れた値を実現することができる。さらに、多層配線構造において、窒素を含む層及び銅イオンの拡散防止機能を持つ層間絶縁膜により、銅配線からの銅イオンの拡散を完全に防止することができる。
【0015】
本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、窒素を含む層を形成する工程は、SiCNよりなる層を形成する工程であることが好ましい。
【0016】
このようにすると、成膜初期過程における銅配線からの銅イオンの拡散を確実に防止することができる。
【0017】
本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、窒素を含む層を形成する工程は、不活性ガスを希釈ガスとして用いて行なわれることが好ましい。
【0018】
このようにすると、プラズマの生成が容易になるので、窒素を含む層を容易に形成することができる。
【0019】
本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、窒素を含む層を形成する工程は、窒素を含む雰囲気下でのプラズマ処理を用いて、露出部位を窒化することによって形成されることが好ましい。
【0020】
このようにすると、成膜初期過程における銅配線からの銅イオンの拡散を確実に防止することができる。
【0021】
本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、窒素を含む層を形成する工程は、窒素含有化合物を含む雰囲気下でのプラズマ処理を用いて、露出部位を窒化することによって形成されることによって形成されることが好ましい。
【0022】
このようにすると、成膜初期過程における銅配線からの銅イオンの拡散を確実に防止することができる。
【0023】
この場合、窒素含有化合物として、アンモニア、又はアミン誘導体を用いることができる。
【0024】
本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、窒素を含む層を形成する工程は、露出部位に窒素をイオン注入することによって形成されることが好ましい。
【0025】
このようにすると、成膜初期過程における銅配線からの銅イオンの拡散を確実に防止することができる。
【0026】
本発明の一側面に係る半導体装置は、基板上の絶縁膜に形成された銅配線における露出部位に形成された窒素を含む層と、窒素を含む層の上に、シロキサン(Si−O−Si)結合を有機シロキサン化合物を原料として用いて、プラズマCVD法によって形成された層間絶縁膜とを備える。
【0027】
本発明の一側面に係る半導体装置によると、窒素を含む層が層間絶縁膜の下地層として形成されているので、層間絶縁膜の成膜初期過程における銅配線からの銅イオンの拡散を防止することができる。また、層間絶縁膜による比誘電率の効果が窒素を含む層の比誘電率によって相殺されることなく、多層配線構造における実効的な比誘電率として優れた値を実現することができる。さらに、多層配線構造において、窒素を含む層及び銅イオンの拡散防止機能を持つ層間絶縁膜により、銅配線からの銅イオンの拡散を完全に防止することができる。
【発明の効果】
【0028】
本発明によると、銅イオンの拡散防止機能を持つ低誘電率の層間絶縁膜の成膜初期過程における銅配線からの銅イオンの拡散を防止することができる。多層配線構造における実効的な比誘電率として優れた値を実現することができる。その結果、半導体装置の信頼性の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【0030】
図1(a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【0031】
まず、図1(a)に示すように、図示しない半導体基板の上に形成された低誘電率材料(Low−k材料)よりなる第1の層間絶縁膜1中に、ビアホール1aと該ビアホール1aに連通する配線溝1bとからなるデュアルダマシン配線溝となる凹部1cを形成する。その後、該凹部1cの壁部及び底部にバリア膜2を形成し、第1の層間絶縁膜1と後述する配線プラグ3a及び銅配線3bとが直接接することを防止する。その後、バリア膜2が形成された凹部1cの内部に銅を埋め込むと共にCMP法によって余分な銅を研磨除去することにより、ビアホール1aに配線プラグ3aを形成すると共に配線溝1bに銅配線3bを形成する。なお、ここでは、デュアルダマシン法を用いて配線プラグ3a及び銅配線3bを形成する場合について説明したが、シングルダマシン法を用いることもできる。
【0032】
次に、図1(b)に示すように、プラズマCVD法により、第1の層間絶縁膜1及び銅配線3bの上に、SiCN膜4aを2nm分形成する。
【0033】
次に、図1(c)に示すように、SiCN膜4aの上に、銅イオンの拡散防止機能を有する低誘電率の第2の層間絶縁膜5を形成する。ここで、第2の層間絶縁膜5の形成方法ついて具体的に説明する。
【0034】
第2の層間絶縁膜5は、例えば図2に概略構成を示す一般的な平行平板型カソードカップル型(陰極結合型)プラズマCVD装置を用いることによって形成される。また、CVD原料としては、有機シリコン化合物、ここでは、例えば1,3-ジフェニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンを用いる。
【0035】
まず、加圧容器10a中に、CVD原料として、1,3-ジフェニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンを用い、ガス供給管1aを介して充填する。続いて、加圧容器10aに充填された1,3-ジフェニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンを、Heによって気化器11aに圧送し、該気化器11aにて180℃で気化する。そして、気化した1,3-ジフェニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンを成膜チャンバー12内に導入する。なお、成膜チャンバー12内では、その底部に下部電極12aが設置されていると共に、その上部に上部電極12bが設置されており、被成膜基板2aを、下部電極12aの上に設置された基板指示部12cの上に搭載している。また、成膜チャンバー12内における下部電極12aの側には、反応後のガス又は反応に充分関与しなかったガスなどの排気を順次行なえるように排気口12dが設けられている。
【0036】
本実施形態では、成膜チャンバー12内の圧力が400Pa及び基板温度が400℃である条件下で、成膜チャンバー12内に1,3-ジフェニル−1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンを導入流量0.1g/minにて導入しながら、高周波(RF:Radio Frequency)電源13によって下部電極12a及び上部電極12bに0.2W/cm2 の電力をかけてプラズマ重合を行なった。プラズマ重合において、CVD原料として用いた1,3-ジフェニル−1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンは、プラズマによって例えばフェニル基がラジカル化されて、ラジカル化されたフェニル基がテトラメチルシランと共重合する。このようにして、優れた銅イオンの拡散防止機能を持つ低誘電率(比誘電率2.5)の第2の層間絶縁膜5が形成される。すなわち、第2の層間絶縁膜5は、シロキサン部位と有機分子部位とが交互に結合された主鎖を有し、有機ポリマーのネットワーク中にシロキサン結合が分散された膜構造を有しているので、銅イオンの拡散防止機能に優れている。なお、1,3−ジフェニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンは、180℃の加熱によって気化されても熱重合されにくいため、モノマーの状態で成膜チャンバー12に導入可能であるので、目詰まり等による装置の稼働率低下を防ぐことができる。
【0037】
ここでは、CVD原料となるジシロキサンのシリコンに結合する有機基が、フェニル基とメチル基である場合を例に説明した。この点、アルキル基はラジカルが不安定になる傾向があり、アルキル基を用いる場合にはシリコンと有機基との結合解裂を起こしやすくラジカル重合における収率が低くなる場合があるが、ジシロキサンのシリコンに結合する有機基として、エチル基、プロピル基、ブチル基(含シクロブチル基)、ペンチル基(含シクロペンチル基)、へキシル基(含シクロへキシル基)、ビニル基、ビニル基の誘導体、フェニル基、及びフェニル基の誘導体からなる有機基群のうちのいずれかを少なくとも用いれば、その有機基群のいずれもメチル基に比べてラジカル化されやすいため、ラジカル重合による膜の形成が有利であるり、有機ポリマーのネットワーク中にシロキサン結合が分散された膜構造を形成することが十分可能である。特に、ビニル基、フェニル基、及びフェニル基の誘導体は、電子の授受が容易なπ結合を有するので、プラズマ励起ラジカル重合にとってより有効である。
【0038】
以上のように、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、成膜初期過程における銅配線3bからの銅イオンの拡散を防止すると共に、多層配線構造における実効的な比誘電率の低下を防ぐことができる。すなわち、第2の層間絶縁膜5は、その成膜初期過程では、銅イオンの捕獲部位となるシロキサン部位が有機部位によって3次元的に囲まれた構造が出来上がっていないために、成膜プロセスに加わる熱によって銅配線3bから銅イオンが拡散しやすなる。よって、ここで銅イオンの拡散防止機能が弱いが、第2の層間絶縁膜5の形成前にSiCN膜を形成しておくことにおり、成膜初期過程における銅イオンの拡散を防止することができる。そして、第2の層間絶縁膜5の成膜初期過程が過ぎると、シロキサン部位が有機部位によって3次元的に囲まれた構造が形成されるので、銅配線3bから銅イオンが拡散することを防止することができる。また、SiCN膜4aの膜厚は、第2の層間絶縁膜5の膜厚に比べて非常に薄いので、多層配線構造における実効的な比誘電率がSiCN膜4aの比誘電率に支配されることがない。このため、多層配線構造において、実効的な比誘電率を低減することができる。
【0039】
したがって、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いれば、多層配線構造において、SiCN膜4a及び第2の層間絶縁膜5によって銅配線3bからの銅イオンの拡散を完全に防止することができると共に、多層配線構造における実効的な比誘電率として低い値を実現することができる。
【0040】
なお、本実施形態では、銅イオンの拡散防止機能を重視してSiCN膜4aを用いたが、該SiCN膜4aの代わりに、SiN膜、SiON膜、SiC膜、又はSiCO膜などを形成してもよい。
【0041】
(第2の実施形態)
まず、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【0042】
図3(a)〜(c)は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【0043】
まず、図3(a)に示すように、図示しない半導体基板の上に形成された低誘電率材料(Low−k材料)よりなる第1の層間絶縁膜1中に、ビアホール1aと該ビアホール1aに連通する配線溝1bとからなるデュアルダマシン配線溝となる凹部1cを形成する。その後、該凹部1cの壁部及び底部にバリア膜2を形成し、第1の層間絶縁膜1と後述する配線プラグ3a及び銅配線3bとが直接接することを防ぐ。その後、バリア膜2が形成された凹部1cの内部に銅を埋め込むと共にCMP法によって余分な銅を研磨除去することにより、ビアホール1aに配線プラグ3aを形成すると共に配線溝1bに銅配線3bを形成する。なお、ここでは、デュアルダマシン法を用いて配線プラグ3a及び銅配線3bを形成する場合について説明したが、シングルダマシン法を用いることもできる。
【0044】
次に、図3(b)に示すように、窒素を含む雰囲気下でのプラズマ処理により、銅配線3bにおける露出した部位を窒化して、銅配線3bにおける表面にプラズマ窒化層4bを形成する。ここでは、窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行なう場合について説明したが、プラズマの生成が容易になるように、希釈ガスとして、ヘリウム又はアルゴンなどの不活性ガスを添加して窒素プラズマ処理を行なってもよい。また、窒素の代わりに、モノメチルシラン、ジメチルアミン、トリメチルアミンなどのアミン誘導体を用いることによっても、後述と同様の効果を得ることができる。
【0045】
次に、図3(c)に示すように、プラズマ窒化層4b及び第1の層間絶縁膜1の上に、銅イオンの拡散防止機能を有する低誘電率の第2の層間絶縁膜5を形成する。なお、第2の層間絶縁膜5の形成方法及びその方法によって得られる第2の層間絶縁膜5による効果などについては、前述した第1の実施形態での説明と同様である。
【0046】
以上のように、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、成膜初期過程における銅配線3bからの銅イオンの拡散を防止すると共に、多層配線構造における実効的な比誘電率の低下を防ぐことができる。すなわち、第2の層間絶縁膜5は、その成膜初期過程では、銅イオンの捕獲部位となるシロキサン部位が有機部位によって3次元的に囲まれた構造が出来上がっていないために、成膜プロセスに加わる熱によって銅配線3bから銅イオンが拡散しやすくなる。よって、ここで銅イオンの拡散防止機能が弱いが、第2の層間絶縁膜5の形成前にプラズマ窒化層4bを形成しておくことにおり、成膜初期過程における銅イオンの拡散を防止することができる。そして、第2の層間絶縁膜5の成膜初期過程が過ぎると、シロキサン部位が有機部位によって3次元的に囲まれた構造が形成されるので、銅配線3bから銅イオンが拡散することを防止することができる。また、プラズマ窒化層4bの膜厚は、第2の層間絶縁膜5の膜厚に比べて非常に薄いので、多層配線構造における実効的な比誘電率がプラズマ窒化層4bの比誘電率に支配されることがない。このため、多層配線構造において、実効的な比誘電率を低減することができる。
【0047】
したがって、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いれば、多層配線構造において、プラズマ窒化層4b及び第2の層間絶縁膜5によって銅配線3bからの銅イオンの拡散を完全に防止することができると共に、多層配線構造における実効的な比誘電率として低い値を実現することができる。その結果、半導体装置の信頼性の低下を防ぐことができる。
【0048】
(第3の実施形態)
まず、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【0049】
図4(a)〜(c)は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【0050】
まず、図4(a)に示すように、図示しない半導体基板の上に形成された低誘電率材料(Low−k材料)よりなる第1の層間絶縁膜1中に、ビアホール1aと該ビアホール1aに連通する配線溝1bとからなるデュアルダマシン配線溝となる凹部1cを形成する。その後、該凹部1cの壁部及び底部にバリア膜2を形成し、第1の層間絶縁膜1と後述する配線プラグ3a及び銅配線3bとが直接接することを防ぐ。その後、バリア膜2が形成された凹部1cの内部に銅を埋め込むと共にCMP法によって余分な銅を研磨除去することにより、ビアホール1aに配線プラグ3aを形成すると共に配線溝1bに銅配線3bを形成する。なお、ここでは、デュアルダマシン法を用いて配線プラグ3a及び銅配線3bを形成する場合について説明したが、シングルダマシン法を用いることもできる。
【0051】
次に、図4(b)に示すように、銅配線3aにおける露出した部位に、窒素イオンを注入することにより、銅配線3bにおける表面に窒素イオン注入層4cを形成する。
【0052】
次に、図4(c)に示すように、窒素イオン注入層4c及び第1の層間絶縁膜1の上に、銅イオンの拡散防止機能を有する低誘電率の第2の層間絶縁膜5を形成する。なお、第2の層間絶縁膜5の形成方法及びその方法によって得られる第2の層間絶縁膜5による効果などについては、前述した第1の実施形態での説明と同様である。
【0053】
以上のように、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、成膜初期過程における銅配線3bからの銅イオンの拡散を防止すると共に、多層配線構造における実効的な比誘電率の低下を防ぐことができる。すなわち、第2の層間絶縁膜5は、その成膜初期過程では、銅イオンの捕獲部位となるシロキサン部位が有機部位によって3次元的に囲まれた構造が出来上がっていないために、成膜プロセスに加わる熱によって銅配線3bから銅イオンが拡散しやすなる。よって、ここで銅イオンの拡散防止機能が弱いが、第2の層間絶縁膜5の形成前に窒素イオン注入層4cを形成しておくことにおり、成膜初期過程における銅イオンの拡散を防止することができる。そして、第2の層間絶縁膜5の成膜初期過程が過ぎると、シロキサン部位が有機部位によって3次元的に囲まれた構造が形成されるので、銅配線3bから銅イオンが拡散することを防止することができる。また、窒素イオン注入層4cの膜厚は、第2の層間絶縁膜5の膜厚に比べて非常に薄いので、多層配線構造における実効的な比誘電率が窒素イオン注入層4cの比誘電率に支配されることがない。このため、多層配線構造において、実効的な比誘電率を低減することができる。
【0054】
したがって、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いれば、多層配線構造において、窒素イオン注入層4c及び第2の層間絶縁膜5によって銅配線3bからの銅イオンの拡散を完全に防止することができると共に、多層配線構造における実効的な比誘電率として低い値を実現することができる。その結果、半導体装置の信頼性の低下を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【0055】
以上説明したように、本発明は、多層配線構造において、銅イオンの拡散防止機能を持つ低誘電率膜を形成する方法などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】(a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いるCVD装置の構成概略図である。
【図3】(a)〜(c)は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【図4】(a)〜(c)は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【符号の説明】
【0057】
1 第1の層間絶縁膜
1a ビアホール
1b 配線溝
1c デュアルダマシン配線溝
2 バリア膜
3a 配線プラグ
3b 銅配線
4a SiCN膜
4b プラズマ窒化層
4c 窒素イオン注入層




 

 


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