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JP2005079116A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2005079116A
JP2005079116A JP2003209628A JP2003209628A JP2005079116A JP 2005079116 A JP2005079116 A JP 2005079116A JP 2003209628 A JP2003209628 A JP 2003209628A JP 2003209628 A JP2003209628 A JP 2003209628A JP 2005079116 A JP2005079116 A JP 2005079116A
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Japan
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insulating film
interlayer insulating
barrier metal
semiconductor device
manufacturing
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JP2003209628A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Furuya
晃 古谷
Hiroshi Okamura
浩志 岡村
Nobuyuki Otsuka
信幸 大塚
Shinichi Ogawa
真一 小川
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Semiconductor Leading Edge Technologies Inc
Original Assignee
Semiconductor Leading Edge Technologies Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device for preventing diffusion to the interlayer insulating film of a wiring material, such as a barrier metal and Cu. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the semiconductor device has a process for forming a thin film made of an insulating material on a substrate, a process for opening a hole on the thin film, a process for exposing the thin film to the atmosphere of rare gas plasma, and a process for depositing a conductive material into the hole. In this manner by forming a reformed layer on the surface of the interlayer insulating film, the diffusion to the interlayer insulating film of the barrier metal and the wiring material (Cu) can be prevented reliably and easily. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、層間絶縁膜を有しCu(銅)配線を用いる半導体素子装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
65nmノード世代に代表される近年の半導体装置においては、配線での信号伝搬の遅延が素子動作を律速している。配線での遅延定数は、配線抵抗と配線間容量との積により表される。このため、配線抵抗を下げて素子動作を高速化するために、層間絶縁膜の材料として従来のSiOよりも比誘電率の小さい材料が用いられ、配線材料として比抵抗の小さいCu(銅)が用いられつつある。
【0003】
Cu多層配線は、ダマシン(damascene)法により形成されることが多い。
【0004】
図13は、ダマシン法の要部を表す工程断面図である。
すなわち、まず、同図(a)に表したように、シリコン(Si)基板などの基体200の上に、層間絶縁膜220を形成する。次に、図13(b)に表したように、層間絶縁膜220に孔Hを形成する。孔Hは、配線層のための配線溝や、ビア(via)のためのビア孔としての役割を有する。次に、図13(c)に表したように、孔Hの内壁にバリアメタル層240を形成する。さらに、図13(d)に表したように、配線材料としてCu層260を埋め込む。ここで、Cu層260の埋め込みにあたっては、まず物理気相成長法(physical vapor deposition:PVD)法などの方法によってCuを薄膜状に堆積し、そのCu薄膜をカソード電極として電解鍍金法などにより埋め込みを実施する場合が多い。
【0005】
また、ダマシン法においては、バリアメタル層240やCu層260を堆積した後に、孔Hの外に堆積したバリアメタル240及びCu層260を化学機械研磨(ケミカル・メカニカル・ポリッシング:chemical mechanical polishing:CMP)によって除去することにより、図13(d)に表したような埋め込み構造を形成する。
【0006】
ここで、バリアメタル層240は、シリコン基板などの基体200に対するCuの拡散を防止し、層間絶縁膜220とCu層260との密着性を向上させ、Cu層260の酸化を防止する役割を有する。
【0007】
以上説明したような、層間絶縁膜を用いた配線構造を開示した文献として、例えば、非特許文献1及び2を挙げることができる。
【0008】
【非特許文献1】
K. Maex, M. R. Baklanov, D. Shamiryan, F. Iacopi, S. H. Brongersma, Z. S. Yanovitskaya, Journal of Applied Physics 93 (11), pp.8793−8841, 2003.
【非特許文献2】
W. Besling, A. Satta, J. Schuhmacher, T. Abell, V. Sutcliffe, A.−M. Hoyas, G. Beyer, D. Gravesteijn, K. Maex, Proceedings of IEEE 2002 International Interconnect Technology Conference, pp.288−291
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
多孔質の絶縁体材料は、層間絶縁膜220のための低誘電率材料の有力候補である。しかし、これを用いてCu多層配線構造を形成する場合に、バリアメタル堆積工程やCu堆積工程で、バリアメタル材料やCuが多孔質の孔に入り込むことが問題となる。この場合、バリアメタルが多孔質の孔に入り込むと、バリアメタルの膜厚が薄くなるため、バリアメタルが有すべきCuの拡散の抑止能力が低下し、トランジスタなどの信頼性が低下する。また、バリアメタルやCuなどの金属が入り込むことによって、絶縁耐圧等の絶縁耐性も低下し、隣接する配線間での電流リーク等が生じ、配線による信号伝搬の信頼性が低下する。
【0010】
近年、バリアメタルを薄膜化して配線抵抗やビア抵抗を低減することが検討されている。しかし、バリアメタルの形成方法として現在主流のPVD法は被覆率が悪く、現状でも配線溝やビア孔の側壁での膜厚が薄いため、これ以上の薄膜化するとバリア性や密着性を確保できなくなる。そのため、薄膜を被覆率良く形成するのが容易な化学気相成長(chemical vapor deposition:CVD)法によりバリアメタルを形成することが求められている。しかし、CVD法の場合、基板表面における分解反応によって薄膜の堆積が進行するため、多孔質の孔を経由した拡散がPVD法よりも生じやすく、この場合には多孔質の層間絶縁膜の配線溝やビア孔の側面の表面に存在する孔からの拡散防止が必須である。
【0011】
この金属の拡散対策として、層間絶縁膜を加工後に、別の絶縁膜を堆積して孔を塞ぐ方法が検討されている。また、層間絶縁膜の加工に際し、加工中に発生する副生成物を配線溝やビア孔の側面に堆積することで、バリアメタルと接する面に開いた孔を塞ぐ方法が検討されている(例えば、非特許文献1)。しかし、この場合、新たな物質が介在することによる誘電率の実質的な上昇や孔サイズの変化などの問題が生ずるおそれがある。
【0012】
一方、Nプラズマを用いたプラズマ処理により多孔質材料の空孔を塞ぐ方法が検討されている(例えば、非特許文献2)。しかし、Nプラズマ処理によって孔を塞ぐ方法による拡散防止効果を本発明者が検討した結果、層間絶縁膜の材料によっては効果が薄く、バリアメタルやCuの拡散が生じる場合があること明らかとなった。またさらに、Nプラズマ処理を施すと、層間絶縁膜の表面が窒化することにより誘電率が上昇するおそれがある。
【0013】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、バリアメタルやCuなどの配線材料の層間絶縁膜への拡散を防ぐことができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によれば、基体の上に、絶縁性の材料からなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜に孔を開口する工程と、前記薄膜を、希ガスのプラズマの雰囲気に晒す工程と、前記孔に導電性材料を堆積する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【0015】
希ガスのプラズマの雰囲気に晒すことにより、絶縁性の材料からなる薄膜の表面に改質層が形成される。この改質層は、その上に形成される導電性材料の拡散を阻止し、絶縁膜の劣化やその他の各種の問題の発生を解消することができる。
【0016】
また、前記プラズマの雰囲気に晒す工程の後であって、前記導電性材料を堆積する工程の前に、前記薄膜を加熱する工程をさらに備えたものとすれば、希ガスのプラズマの作用によって絶縁性の材料の表面で移動した原子が強固に再結合し、さらに良質の改質層を得ることが可能となる。
【0017】
またこの場合、前記薄膜を200℃以上に加熱することにより、改質層の品質を向上させる効果を得ることができる。
【0018】
また、前記希ガスとして、ヘリウム、アルゴン、クリプトン及びキセノンよりなる群から選択された少なくともいずれかを用いることにより、改質層の形成をより確実なものとすることができる。
【0019】
また、前記プラズマの雰囲気に晒す工程は、酸化シリコンが2ナノメータ以上エッチングされる条件において実施されるものとすれば、改質層を確実に形成することが可能となる。
【0020】
また、前記絶縁性の材料は、多孔質の材料であるものとすれば、その誘電率を下げることができるので、導電性材料の拡散を抑制しつつ配線間の寄生容量などを抑制した高性能の半導体装置を製造することができる。
【0021】
また、前記導電性材料は、銅を主成分とするものとすれば、配線やビアの寄生抵抗を下げて、より高性能の半導体装置の製造することができる。
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0023】
図1は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の要部を表すフローチャートである。
【0024】
また、図2及び図3は、このフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
すなわち、本発明においては、絶縁膜の形成(ステップS102)、絶縁膜の加工(ステップS104)、希ガスによるプラズマ処理(ステップS106)、熱処理(ステップS108)、バリアメタルの形成(ステップS110)、配線材料の形成(ステップS112)という一連の工程を実施することができる。ただし、熱処理(ステップS108)は省略してもよい。また、後に詳述するように、使用される絶縁膜や配線材料などに応じて、バリアメタルの形成(ステップS110)を省略出来る場合もあり得る。
【0025】
以下、図2及び図3を参照しつつ、その実施の形態について具体的に説明する。
【0026】
まず、図2(a)に表したように、シリコン基板などの基体200の上に絶縁膜220を形成する。絶縁膜220の材料としては、例えば、多孔質のメチルシルセスキオキサン(methyl silsequioxane:MSQ)を用いることができる。また、その形成方法としては、例えば、溶液をスピンコートし熱処理して薄膜を形成するスピン・オン・グラス(spin on glass:SOG)法を用いることができる。MSQの材料や形成条件などを適宜調節することにより、以下の物性値を有する多孔質の絶縁膜が得られる。
密度 :0.68g/cm
空孔率 :54%
空孔の径の分布の最大値:1.9nm
比誘電率 :1.81
弾性率 :1.6GPa
硬度 :0.1GPa
絶縁膜220を形成したら、次に、図2(b)に表したように、孔Hを形成する。その形成方法としては、例えば、図示しないレジストマスクを形成し、露出した絶縁膜をエッチングした後に、レジストマスクをアッシングなどの方法により除去すればよい。
【0027】
しかる後に、図2(c)に表したように、絶縁膜220を希ガスのプラズマPに晒す。例えば、アルゴン(Ar)のプラズマを用い、削れ量が酸化シリコン(SiO)換算でおよそ2ナノメータ以上となるようにプラズマPに晒す。その処理時間は、プラズマPの密度にもよるが、概ね数秒〜数10秒程度である。
【0028】
ただし、プラズマPに対して過度に晒すと、絶縁膜220が過度にエッチングされ、その膜厚が薄くなったり、孔Hの径が拡大する。従って、プラズマ処理の上限は、絶縁膜220の膜減りや孔Hの拡大が許容される範囲内とすることが望ましい。例えば、最新の半導体集積回路装置の場合、層間絶縁膜220の厚みは0.2〜0.3マイクロメータであり、ビアとしての孔Hの開口径は0.1マイクロメータ程度である。従って、この場合に、膜厚や開口径の変化の許容範囲を10パーセントとすると、酸化シリコンに換算した削れ量で概ね15ナノメータ程度をプラズマ処理の上限とすることができる。ただし、このようなプラズマ処理の上限は、製造すべきデバイスの構造パラメータや絶縁膜の材質などに応じて適宜決定することができる。
【0029】
さて、このようにプラズマ処理を施したら、次に、熱処理を施す。すると、図2(d)に表したように、層間絶縁膜220の表面に改質層220Mが形成される。プラズマPによる効果は、孔Hの中にまで侵入するので、孔Hの内壁にも改質層220Mが形成される。熱処理の条件としては、例えば、不活性ガス雰囲気中で、400℃で30分間程度とすることができる。ただし、熱処理の条件についても、絶縁膜220の材質やプラズマ処理の条件などに応じて適宜決定することができる。本発明者の試作検討によれば、概ね200℃以上において熱処理することにより、良好な改質層220Mが得られる傾向が認められた、また、熱処理温度の上限については、基体200に形成した半導体素子など、他の各要素の熱による損傷を考慮して適宜決定することができる。
【0030】
さらに、絶縁膜220の材質やプラズマ処理の条件などによっては、熱処理を省略してもよい場合もある。つまり、図2(c)に表したプラズマ処理のみによって絶縁膜220の表面に改質層220Mを形成することも可能である。
【0031】
このように改質層220Mを形成したら、次に、図3(a)に表したように、バリアメタル層240を堆積する。バリアメタルの材料としては、例えば、窒化タンタル(TaN)を用いることができる。また、その堆積方法としては、例えば、気相原子層成長(atomic layer deposition:ALD、あるいは atomic layer chemical vapor deposition:ALCVD法)やCVD法などを用いることができる。また一方、物理気相成長(PVD)法を用いた場合、PDV粒子はエネルギーが大きいために、層間絶縁膜220に打ち込まれてその内部に拡散するおそれがあるが、本発明においては、改質層220Mを設けたことにより、そのような膜中への拡散を抑止することができる。
【0032】
しかる後に、図3(b)に表したように、配線層260を堆積する。その材料としては、例えばCuを用いることができる。また、孔Hの中に埋め込むためには、前述したように、まずPVD法によりCuの薄膜を形成し、このCu薄膜をカソード電極として、鍍金法によりCuを孔Hの中に埋め込むことができる。
【0033】
この後、CMP法により、絶縁膜220の表面に堆積された配線層260及びその下のバリアメタル層240を研磨除去して、図3(c)に表した埋め込み構造が完成する。
【0034】
以上説明した本発明の製造方法によれば、層間絶縁膜220の表面に改質層220Mを形成することにより、バリアメタルや配線材料(Cu)の層間絶縁膜への拡散を確実且つ容易に防ぐことができる。
【0035】
図4乃至図6は、本発明において形成される改質層220Mの効果を説明するための模式図である。すなわち、図4は、比較例として改質層220Mが設けられていない場合の層間絶縁膜(P−MSQ)とバリアメタル層(BM)と配線層(Cu)との接合界面を表す断面図である。同図に例示した如く、層間絶縁膜には、その誘電率を効果的に下げるために、空孔Vが形成されている。
【0036】
しかし、このように多孔質の層間絶縁膜とバリアメタル層とが直接的に接触していると、図5に表したように、バリアメタルが空孔を介して層間絶縁膜の中に拡散する。その結果として、バリアメタル層の膜厚が薄くなり、さらに連続的な薄膜状態を維持できなくなる場合もある。すると、配線層(Cu)のメタルも層間絶縁膜に拡散し、さらには半導体基板に拡散することよりトランジスタなどの信頼性が低下する。また、バリアメタルやCuなどの金属が入り込むことによって、層間絶縁膜の絶縁耐圧等の絶縁耐性も低下し、隣接する配線間での電流リーク等が生じ、配線による信号伝搬の信頼性が低下する。
【0037】
これに対して、本発明によれば、層間絶縁膜の表面に改質層220Mを設けることにより、このようなバリアメタルあるいは配線材料の拡散を防止することができる。
【0038】
図6は、本発明の製造方法により改質層220Mが形成された様子を例示する模式図である。改質層220Mを形成することにより、バリアメタル(BM)や配線層の材料(Cu)の絶縁膜220への拡散が阻止される。この理由は、プラズマ処理によって、層間絶縁膜220の表面で原子の移動が生じて空孔Vが塞がれ、さらにその後の熱処理によって、移動した原子と移動先の原子との間に強固な結合が形成されたためであると考えられる。つまり、空孔Vが塞がれて緻密な改質層220Mが表面に形成されることにより、バリアメタルや配線材料の拡散を確実に阻止することができたものと考えられる。
【0039】
本発明者は、本発明によるプラズマ処理及び熱処理の効果を調べるために、これら処理を施したサンプルと施さないサンプルとを作成してその層内拡散を調べた。
【0040】
図7は、プラズマ処理及び熱処理を施さない比較例において層間絶縁膜への元素の拡散状態を表すグラフ図である。
【0041】
また、図8は、プラズマ処理及び熱処理を施した場合の拡散状態を表すグラフ図である。これらグラフにおいて、横軸は層間絶縁膜220とバリアメタル層240との界面からの距離を表し、縦軸は各元素の濃度を表す。またここで、プラズマ処理としては、Arプラズマを用いてSiO換算のエッチング量が2nmとなる条件で行い、熱処理は、窒素雰囲気中で400℃、30分間とした。
【0042】
いずれのサンプルにおいても、層間絶縁膜220としてはMSQ、バリアメタル層240としてはTaN、配線層260としてはCuを用いた。また、バリアメタル層240の厚みは1ナノメータとした。
【0043】
図7に表した比較例の場合、配線材料のCuが界面から10ナノメータの範囲にまで検出され、これに対応してシリコン(Si)の濃度が低下している。つまり、バリアメタルの拡散阻止機能が大きく低下していることが分かる。
【0044】
これに対して、図8に表した本発明のサンプルの場合、Cuの濃度は、界面において急峻に低下し、絶縁膜中への拡散は殆ど観察されない。つまり、改質層220Mの作用によって、バリアメタルの拡散阻止機能が正常に維持されていることが分かる。
【0045】
なお、前述した具体例においては、Arプラズマを用いた処理を行ったが、本発明はこれに限定されず、その他、各種の希ガスのプラズマを用いて同様の効果が得られる。すなわち、アルゴン以外にも、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)、ラドン(Rn)などのプラズマを用いることが可能である。この場合、例えば、クリプトンやキセノンのように原子量が大きい元素のプラズマを適用すると、層間絶縁膜220の表面の原子に与えるエネルギーが大きくなるために、表面の改質効果が高くなると考えられる。
【0046】
また、ヘリウム(He)のように原子量が小さい元素のプラズマを用いた場合、層間絶縁膜220の表面の原子に与えるエネルギーはやや小さいものとなる。しかし、例えば、層間絶縁膜220の孔Hの底に下層の配線層として銅(Cu)などが露出しているような場合、プラズマ処理に伴ってこれら下層の銅もスパッタされることとなる。このような場合、ヘリウム(He)のような軽元素のプラズマを用いると、下層の銅がスパッタされて孔Hの側壁に付着するという減少を抑制することができる。
【0047】
従って、本発明においてプラズマ処理の際に用いる希ガスのガス種については、適用するデバイスの構造や形成条件などを考慮して適宜選択することができる。
【0048】
また、前述した具体例においては、層間絶縁膜220の材料として多孔質のMSQを用いた場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、その他の各種の絶縁膜に用いて同様の効果が得られる。特に、多孔質の低誘電率材料に本発明を適用した場合には、上述の如く顕著な効果が得られる。本発明において層間絶縁膜220の材料として用いることができるものとしては、例えば、各種のシルセスキオキサン化合物、ポリイミド、炭化フッ素(fluorocarbon)、パリレン(parylene)、ベンゾシクロブテンをはじめとする各種の絶縁性材料を挙げることができる。
【0049】
また、配線層260の材料としても、Cu以外に、Cu−Sn合金、Cu−Ti合金、Cu−Al合金等の、半導体産業で用いられるCuを主成分とする材料を用いて同様の効果が得られる。またさらに、Cu系材料ではなく、アルミニウム(Al)やタングステン(W)等を主成分とする半導体産業で用いられる他の金属材料を用いた場合も、同様の効果が得られる。
【0050】
一方、バリアメタル層240の材料としても、TaN以外に、窒化タングステン(WN)、窒化チタン(TiN)、炭化窒化タングステン(WCN)、窒化チタンシリケート(TiSiN)、タンタル(Ta)など、あるいはこれらのいずれか複数を積層させた多層膜としても同様の効果が得られる。
【0051】
なお、多層配線構造などを形成する場合には、図2及び図3において基体200は、下層の配線層と絶縁膜220とが形成されたものである。
【0052】
また、説明の簡便化のために、半導体産業で通常用いられる手法、例えばエッチングストッパの形成、フォトリソグラフィプロセス、処理前後のクリーニング等は省略しているが、それらの手法が含まれることは言うまでもない。
【0053】
図9及び図10は、本発明の変型例にかかる製造方法を表す工程断面図である。これらの図面については、図1乃至図8に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本変型例においては、図10(a)に表した工程において、気相原子層成長(atomic layer deposition:ALD、あるいは atomic layer chemical vapor deposition:ALCVD法)によってTaNを堆積することにより、バリアメタル層250を形成する。前述したように、バリアメタル層をALD法により形成した場合、PVD法に比べて多孔質の低誘電率膜中への拡散が顕著となる。これに対して、本発明によれば、予めプラズマ処理並びに必要に応じて熱処理を施すことにより、層間絶縁膜220の表面に改質層220を形成することにより、バリアメタルの拡散を効果的に阻止することが可能となる。その結果として、ALD法を用いたバリアメタル層250の形成が可能となる。
【0054】
ALD法は、膜厚の精密な制御が可能であり、極薄の薄膜を形成することができる。本変型例の場合、厚みが0.5ナノメータ程度の超薄膜状のバリアメタル層250を形成することができる。その結果として、Cuなどの配線材料と比較して相対的に抵抗が高いバリアメタル層を薄膜化させ、集積密度を低下させることなく配線抵抗やビア抵抗を下げることができる。
【0055】
図11及び図12は、本発明の第2の変型例にかかる製造方法を表す工程断面図である。これらの図面についても、図1乃至図10に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本変型例においては、図12(a)に表した工程において、CVD法によりタングステン(W)を堆積することにより配線層270を形成する。すなわち、バリアメタル層を設けずに、配線材料を直接形成する。しかる後に、CMP法によって絶縁膜220の表面のタングステン層を研磨除去して、図12(b)に表したような埋め込み構造を得ることができる。
【0056】
多孔質の低誘電率材料からなる層間絶縁膜は、現在のところCu配線に対応して用いられることが多い。しかし、将来的には、タングステン(W)プラグについても、多孔質の低誘電率材料が適用されると考えられる。本発明によれば、このような場合に、改質層220Mを形成することにより、タングステンの拡散を確実且つ容易に阻止することができる。
【0057】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【0058】
例えば、層間絶縁膜220の下に設けられる基体200は、図示しない各種の半導体素子あるいは構造を有するものとすることができる。また、半導体基板ではなく、層間絶縁膜と配線層とを有する配線構造の上に、さらに層間絶縁膜220を形成してもよい。
【0059】
さらに、層間絶縁膜の膜厚や、孔Hのサイズ、形状、数などについても、半導体集積回路や各種の半導体素子において必要とされるものを適宜選択して用いることができる。
【0060】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての半導体装置の製造方法は、本発明の範囲に包含される。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、希ガスのプラズマを用いたプラズマ処理によって、層間絶縁膜に対するバリアメタルや配線材料の拡散を確実且つ容易に阻止することができる。その結果として、多孔質の低誘電率材料を層間絶縁膜の材料として安定的に用いることができ、配線間の寄生容量を低減させた高性能且つ高集積度の半導体装置を実現することができ、産業上のメリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の要部を表すフローチャートである。
【図2】図1のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
【図3】図1のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
【図4】比較例として改質層220Mが設けられていない場合の層間絶縁膜(P−MSQ)とバリアメタル層(BM)と配線層(Cu)との接合界面を表す断面図である。
【図5】比較例において、バリアメタルが空孔を介して層間絶縁膜の中に拡散した様子を表す模式図である。
【図6】本発明の製造方法により改質層220Mが形成された様子を例示する模式図である。
【図7】プラズマ処理及び熱処理を施さない比較例において層間絶縁膜への元素の拡散状態を表すグラフ図である。
【図8】プラズマ処理及び熱処理を施した場合の拡散状態を表すグラフ図である。
【図9】本発明の変型例にかかる製造方法を表す工程断面図である。
【図10】本発明の変型例にかかる製造方法を表す工程断面図である。
【図11】本発明の第2の変型例にかかる製造方法を表す工程断面図である。
【図12】本発明の第2の変型例にかかる製造方法を表す工程断面図である。
【図13】ダマシン法の要部を表す工程断面図である。
【符号の説明】
200 基体
220 層間絶縁膜
220M 改質層
240、250 バリアメタル層
260、270 配線層
H 孔
P プラズマ
V 空孔
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor element device having an interlayer insulating film and using Cu (copper) wiring.
[0002]
[Prior art]
In recent semiconductor devices typified by the 65 nm node generation, the delay of signal propagation in the wiring determines the device operation. The delay constant in wiring is represented by the product of wiring resistance and wiring capacitance. For this reason, in order to reduce the wiring resistance and speed up the device operation, a material having a relative dielectric constant smaller than that of conventional SiO 2 is used as the material of the interlayer insulating film, and Cu (copper) having a small specific resistance as the wiring material. Is being used.
[0003]
Cu multilayer wiring is often formed by a damascene method.
[0004]
FIG. 13 is a process cross-sectional view illustrating a main part of the damascene method.
That is, first, as shown in FIG. 2A, an interlayer insulating film 220 is formed on a base body 200 such as a silicon (Si) substrate. Next, as illustrated in FIG. 13B, a hole H is formed in the interlayer insulating film 220. The hole H serves as a wiring groove for a wiring layer and a via hole for a via. Next, as shown in FIG. 13C, the barrier metal layer 240 is formed on the inner wall of the hole H. Further, as shown in FIG. 13D, a Cu layer 260 is embedded as a wiring material. Here, in embedding the Cu layer 260, first, Cu is deposited in a thin film by a method such as a physical vapor deposition (PVD) method, and the Cu thin film is buried by an electrolytic plating method or the like as a cathode electrode. Are often implemented.
[0005]
In the damascene method, the barrier metal layer 240 and the Cu layer 260 are deposited, and then the barrier metal 240 and the Cu layer 260 deposited outside the hole H are chemically mechanically polished (chemical mechanical polishing: CMP). ) To form a buried structure as shown in FIG.
[0006]
Here, the barrier metal layer 240 has a role of preventing Cu diffusion to the base 200 such as a silicon substrate, improving adhesion between the interlayer insulating film 220 and the Cu layer 260, and preventing oxidation of the Cu layer 260. .
[0007]
Non-patent documents 1 and 2 can be cited as documents disclosing wiring structures using an interlayer insulating film as described above.
[0008]
[Non-Patent Document 1]
K. Maex, M.M. R. Baklanov, D.M. Shamiryan, F .; Iacopi, S .; H. Brongersma, Z. S. Yanovitskaya, Journal of Applied Physics 93 (11), pp. 8793-8841, 2003.
[Non-Patent Document 2]
W. Besling, A.D. Satta, J .; Schuhmacher, T .; Abell, V.A. Sutcliffe, A.M. -M. Hoyas, G .; Beyer, D.D. Gravesteijn, K.M. Maex, Proceedings of IEEE 2002 International Interconnect Technology Conference, pp. 288-291
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The porous insulator material is a promising candidate for a low dielectric constant material for the interlayer insulating film 220. However, when a Cu multilayer wiring structure is formed using this, it becomes a problem that the barrier metal material or Cu enters the porous hole in the barrier metal deposition process or the Cu deposition process. In this case, when the barrier metal enters the porous hole, the film thickness of the barrier metal becomes thin, so that the ability to suppress diffusion of Cu that the barrier metal should have decreases, and the reliability of the transistor and the like decreases. Further, when a metal such as a barrier metal or Cu enters, insulation resistance such as insulation withstand voltage is reduced, current leakage between adjacent wirings occurs, and reliability of signal propagation by the wiring is reduced.
[0010]
In recent years, it has been studied to reduce the wiring resistance and via resistance by thinning the barrier metal. However, the current mainstream PVD method as a barrier metal formation method has poor coverage, and the film thickness on the side walls of wiring grooves and via holes is still thin at present. Disappear. Therefore, it is required to form a barrier metal by a chemical vapor deposition (CVD) method that can easily form a thin film with high coverage. However, in the case of the CVD method, the deposition of the thin film proceeds by the decomposition reaction on the substrate surface, so that diffusion through the porous holes is more likely to occur than in the PVD method. In this case, the wiring groove of the porous interlayer insulating film In addition, it is essential to prevent diffusion from the holes present on the side surfaces of the via holes.
[0011]
As a countermeasure against the diffusion of the metal, a method of depositing another insulating film and closing the hole after processing the interlayer insulating film has been studied. In addition, when processing an interlayer insulating film, a method of closing a hole opened on a surface in contact with a barrier metal by depositing a by-product generated during the processing on the side surface of a wiring groove or a via hole has been studied (for example, Non-Patent Document 1). However, in this case, there is a possibility that problems such as a substantial increase in dielectric constant and a change in pore size due to the presence of a new substance may occur.
[0012]
On the other hand, a method of closing pores of a porous material by plasma processing using N 2 plasma has been studied (for example, Non-Patent Document 2). However, as a result of examination by the present inventor of the diffusion preventing effect by the method of closing the hole by N 2 plasma treatment, it becomes clear that the effect is thin depending on the material of the interlayer insulating film, and diffusion of barrier metal or Cu may occur. It was. Furthermore, when the N 2 plasma treatment is performed, the dielectric constant may be increased by nitriding the surface of the interlayer insulating film.
[0013]
The present invention has been made based on recognition of such a problem, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing diffusion of wiring materials such as barrier metal and Cu into an interlayer insulating film. It is in.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, according to the present invention, a step of forming a thin film made of an insulating material on a substrate, a step of opening a hole in the thin film, and a step of forming a plasma of a rare gas There is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: exposing to an atmosphere; and depositing a conductive material in the hole.
[0015]
By exposing to a rare gas plasma atmosphere, a modified layer is formed on the surface of the thin film made of an insulating material. This modified layer prevents diffusion of the conductive material formed thereon, and can eliminate the deterioration of the insulating film and various other problems.
[0016]
Further, if the method further comprises a step of heating the thin film after the step of exposing to the plasma atmosphere and before the step of depositing the conductive material, the plasma is insulated by the action of a rare gas plasma. The atoms that have moved on the surface of the conductive material recombined firmly, and it is possible to obtain a further modified layer.
[0017]
In this case, the quality of the modified layer can be improved by heating the thin film to 200 ° C. or higher.
[0018]
Further, by using at least one selected from the group consisting of helium, argon, krypton, and xenon as the rare gas, the formation of the modified layer can be made more reliable.
[0019]
Further, if the step of exposing to the plasma atmosphere is performed under conditions where silicon oxide is etched by 2 nanometers or more, the modified layer can be reliably formed.
[0020]
In addition, if the insulating material is a porous material, its dielectric constant can be lowered, so that it is possible to reduce the parasitic capacitance between wirings while suppressing the diffusion of the conductive material. The semiconductor device can be manufactured.
[0021]
Further, if the conductive material is mainly composed of copper, it is possible to manufacture a semiconductor device with higher performance by lowering the parasitic resistance of wiring and vias.
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 is a flowchart showing a main part of a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
[0024]
2 and 3 are process cross-sectional views showing processes performed corresponding to this flowchart.
That is, in the present invention, formation of an insulating film (step S102), processing of the insulating film (step S104), plasma treatment with a rare gas (step S106), heat treatment (step S108), formation of a barrier metal (step S110), A series of steps of forming the wiring material (step S112) can be performed. However, the heat treatment (step S108) may be omitted. Further, as will be described in detail later, the formation of the barrier metal (step S110) may be omitted depending on the insulating film and the wiring material used.
[0025]
Hereinafter, the embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 2 and 3.
[0026]
First, as shown in FIG. 2A, an insulating film 220 is formed on a base body 200 such as a silicon substrate. As a material of the insulating film 220, for example, porous methyl silsesquioxane (MSQ) can be used. As the formation method, for example, a spin on glass (SOG) method in which a thin film is formed by spin-coating a solution and performing heat treatment can be used. A porous insulating film having the following physical property values can be obtained by appropriately adjusting the material and formation conditions of the MSQ.
Density: 0.68 g / cm 3
Porosity: 54%
Maximum value of pore diameter distribution: 1.9 nm
Relative permittivity: 1.81
Elastic modulus: 1.6 GPa
Hardness: 0.1 GPa
After the insulating film 220 is formed, a hole H is then formed as shown in FIG. As a formation method thereof, for example, a resist mask (not shown) may be formed, the exposed insulating film may be etched, and then the resist mask may be removed by a method such as ashing.
[0027]
Thereafter, as shown in FIG. 2C, the insulating film 220 is exposed to the plasma P of a rare gas. For example, argon (Ar) plasma is used and exposed to the plasma P so that the scraping amount is about 2 nanometers or more in terms of silicon oxide (SiO 2 ). The processing time is approximately several seconds to several tens of seconds although it depends on the density of the plasma P.
[0028]
However, if it is excessively exposed to the plasma P, the insulating film 220 is excessively etched, the film thickness becomes thin, and the diameter of the hole H increases. Therefore, it is desirable that the upper limit of the plasma treatment is within a range where the reduction of the insulating film 220 and the expansion of the hole H are allowed. For example, in the case of the latest semiconductor integrated circuit device, the thickness of the interlayer insulating film 220 is 0.2 to 0.3 micrometers, and the opening diameter of the hole H as a via is about 0.1 micrometers. Therefore, in this case, if the allowable range of change in film thickness and aperture diameter is 10 percent, the upper limit for plasma treatment can be about 15 nanometers in terms of the amount of wear converted to silicon oxide. However, the upper limit of such plasma treatment can be appropriately determined according to the structural parameters of the device to be manufactured, the material of the insulating film, and the like.
[0029]
Now, after performing the plasma treatment in this way, next, heat treatment is performed. Then, as illustrated in FIG. 2D, the modified layer 220 </ b> M is formed on the surface of the interlayer insulating film 220. Since the effect of the plasma P penetrates into the hole H, the modified layer 220M is also formed on the inner wall of the hole H. The heat treatment can be performed, for example, in an inert gas atmosphere at 400 ° C. for about 30 minutes. However, the conditions for the heat treatment can be appropriately determined according to the material of the insulating film 220, the conditions for the plasma treatment, and the like. According to the inventor's trial production, a tendency that a good modified layer 220M is obtained by heat treatment at approximately 200 ° C. or higher is recognized, and the upper limit of the heat treatment temperature is the semiconductor formed on the substrate 200. It can be determined as appropriate in consideration of damage caused by heat of other elements such as an element.
[0030]
Further, the heat treatment may be omitted depending on the material of the insulating film 220, plasma treatment conditions, and the like. That is, it is possible to form the modified layer 220M on the surface of the insulating film 220 only by the plasma treatment shown in FIG.
[0031]
After the modified layer 220M is formed in this way, a barrier metal layer 240 is then deposited as shown in FIG. As a material of the barrier metal, for example, tantalum nitride (TaN) can be used. As the deposition method, for example, vapor layer deposition (ALD) or CVD method may be used. On the other hand, when the physical vapor deposition (PVD) method is used, since the PDV particles have large energy, they may be implanted into the interlayer insulating film 220 and diffuse into the interior. By providing the layer 220M, such diffusion into the film can be suppressed.
[0032]
Thereafter, as shown in FIG. 3B, a wiring layer 260 is deposited. For example, Cu can be used as the material. In order to embed in the hole H, as described above, a Cu thin film is first formed by the PVD method, and Cu can be embedded in the hole H by the plating method using the Cu thin film as a cathode electrode. .
[0033]
Thereafter, the wiring layer 260 and the underlying barrier metal layer 240 deposited on the surface of the insulating film 220 are polished and removed by CMP to complete the buried structure shown in FIG.
[0034]
According to the manufacturing method of the present invention described above, by forming the modified layer 220M on the surface of the interlayer insulating film 220, diffusion of barrier metal and wiring material (Cu) to the interlayer insulating film is surely and easily prevented. be able to.
[0035]
4 to 6 are schematic views for explaining the effect of the modified layer 220M formed in the present invention. That is, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a bonding interface between the interlayer insulating film (P-MSQ), the barrier metal layer (BM), and the wiring layer (Cu) when the modified layer 220M is not provided as a comparative example. is there. As illustrated in the figure, holes V are formed in the interlayer insulating film in order to effectively lower the dielectric constant.
[0036]
However, when the porous interlayer insulating film and the barrier metal layer are in direct contact as described above, the barrier metal diffuses into the interlayer insulating film through the pores as shown in FIG. . As a result, the thickness of the barrier metal layer may be reduced, and a continuous thin film state may not be maintained. Then, the metal of the wiring layer (Cu) also diffuses into the interlayer insulating film, and further diffuses into the semiconductor substrate, thereby reducing the reliability of the transistor and the like. In addition, when a metal such as a barrier metal or Cu enters, insulation resistance such as dielectric strength of the interlayer insulating film is reduced, current leakage occurs between adjacent wirings, and reliability of signal propagation by the wiring is reduced. .
[0037]
On the other hand, according to the present invention, by providing the modified layer 220M on the surface of the interlayer insulating film, such diffusion of the barrier metal or wiring material can be prevented.
[0038]
FIG. 6 is a schematic view illustrating a state in which the modified layer 220M is formed by the manufacturing method of the present invention. By forming the modified layer 220M, diffusion of the barrier metal (BM) and the wiring layer material (Cu) to the insulating film 220 is prevented. This is because the plasma treatment causes the movement of atoms on the surface of the interlayer insulating film 220 to close the vacancy V, and the subsequent heat treatment causes a strong bond between the moved atoms and the destination atoms. This is probably because of the formation of That is, it is considered that the diffusion of the barrier metal and the wiring material can be surely prevented by closing the holes V and forming the dense modified layer 220M on the surface.
[0039]
In order to investigate the effects of the plasma treatment and the heat treatment according to the present invention, the inventor made samples subjected to these treatments and samples not subjected to the treatment, and examined the diffusion in the layer.
[0040]
FIG. 7 is a graph showing the diffusion state of elements into the interlayer insulating film in the comparative example in which the plasma treatment and the heat treatment are not performed.
[0041]
FIG. 8 is a graph showing a diffusion state when the plasma treatment and the heat treatment are performed. In these graphs, the horizontal axis represents the distance from the interface between the interlayer insulating film 220 and the barrier metal layer 240, and the vertical axis represents the concentration of each element. Here, the plasma treatment was performed under the condition that the etching amount in terms of SiO 2 was 2 nm using Ar plasma, and the heat treatment was performed at 400 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere.
[0042]
In any sample, MSQ was used as the interlayer insulating film 220, TaN was used as the barrier metal layer 240, and Cu was used as the wiring layer 260. The thickness of the barrier metal layer 240 was 1 nanometer.
[0043]
In the case of the comparative example shown in FIG. 7, Cu of the wiring material is detected in the range of 10 nanometers from the interface, and the silicon (Si) concentration is correspondingly reduced. That is, it can be seen that the barrier metal diffusion prevention function is greatly reduced.
[0044]
On the other hand, in the case of the sample of the present invention shown in FIG. 8, the Cu concentration sharply decreases at the interface, and almost no diffusion into the insulating film is observed. That is, it can be seen that the barrier metal diffusion preventing function is normally maintained by the action of the modified layer 220M.
[0045]
In the above-described specific example, the treatment using Ar plasma is performed. However, the present invention is not limited to this, and other similar effects can be obtained using plasma of various rare gases. That is, in addition to argon, plasma of helium (He), neon (Ne), krypton (Kr), xenon (Xe), radon (Rn), or the like can be used. In this case, for example, when plasma of an element having a large atomic weight such as krypton or xenon is applied, energy applied to atoms on the surface of the interlayer insulating film 220 is increased, and thus the surface modification effect is considered to be enhanced.
[0046]
In addition, when plasma of an element having a small atomic weight such as helium (He) is used, the energy given to the atoms on the surface of the interlayer insulating film 220 is slightly small. However, for example, when copper (Cu) or the like is exposed as a lower wiring layer at the bottom of the hole H of the interlayer insulating film 220, the lower copper is also sputtered along with the plasma processing. In such a case, when a light element plasma such as helium (He) is used, it is possible to suppress a decrease that the lower layer copper is sputtered and adheres to the side wall of the hole H.
[0047]
Therefore, the gas type of the rare gas used in the plasma treatment in the present invention can be appropriately selected in consideration of the structure of the device to be applied, the formation conditions, and the like.
[0048]
Further, in the specific examples described above, the case where porous MSQ is used as the material of the interlayer insulating film 220 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the same applies to other various insulating films. The effect is obtained. In particular, when the present invention is applied to a porous low dielectric constant material, a remarkable effect can be obtained as described above. Examples of materials that can be used as the material of the interlayer insulating film 220 in the present invention include various silsesquioxane compounds, polyimide, fluorocarbon, parylene, and benzocyclobutene. An insulating material can be mentioned.
[0049]
In addition to Cu, the material of the wiring layer 260 has the same effect by using a material mainly composed of Cu used in the semiconductor industry, such as a Cu—Sn alloy, a Cu—Ti alloy, and a Cu—Al alloy. can get. Furthermore, the same effect can be obtained by using other metal materials used in the semiconductor industry whose main components are aluminum (Al), tungsten (W), etc., instead of Cu-based materials.
[0050]
On the other hand, as the material of the barrier metal layer 240, in addition to TaN, tungsten nitride (WN), titanium nitride (TiN), tungsten carbonitride (WCN), titanium nitride silicate (TiSiN), tantalum (Ta), etc. Similar effects can be obtained as a multilayer film in which any one of them is laminated.
[0051]
In the case of forming a multilayer wiring structure or the like, the substrate 200 in FIG. 2 and FIG. 3 has a lower wiring layer and an insulating film 220 formed thereon.
[0052]
In addition, for the sake of simplicity of explanation, techniques usually used in the semiconductor industry, such as formation of an etching stopper, photolithography process, cleaning before and after processing are omitted, but it goes without saying that these techniques are included. .
[0053]
9 and 10 are process cross-sectional views showing a manufacturing method according to a modified example of the present invention. In these drawings, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In this modification, in the step shown in FIG. 10A, TaN is deposited by vapor phase atomic layer deposition (ALD or atomic layer chemical vapor deposition: ALCVD method), thereby forming a barrier metal layer. 250 is formed. As described above, when the barrier metal layer is formed by the ALD method, the diffusion into the porous low dielectric constant film becomes remarkable as compared with the PVD method. On the other hand, according to the present invention, by performing plasma treatment in advance and heat treatment as necessary, the modified layer 220 is formed on the surface of the interlayer insulating film 220, thereby effectively diffusing the barrier metal. It becomes possible to stop. As a result, the barrier metal layer 250 can be formed using the ALD method.
[0054]
The ALD method can precisely control the film thickness and can form an extremely thin thin film. In the case of this modification, an ultra-thin barrier metal layer 250 having a thickness of about 0.5 nanometer can be formed. As a result, the barrier metal layer having a relatively high resistance compared to a wiring material such as Cu can be thinned, and the wiring resistance and via resistance can be reduced without lowering the integration density.
[0055]
11 and 12 are process cross-sectional views showing a manufacturing method according to the second modification of the present invention. Also in these drawings, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In this modification, the wiring layer 270 is formed by depositing tungsten (W) by the CVD method in the step shown in FIG. That is, the wiring material is directly formed without providing the barrier metal layer. Thereafter, the tungsten layer on the surface of the insulating film 220 is polished and removed by a CMP method to obtain a buried structure as shown in FIG.
[0056]
At present, an interlayer insulating film made of a porous low dielectric constant material is often used corresponding to a Cu wiring. However, in the future, it is considered that a porous low dielectric constant material will also be applied to the tungsten (W) plug. According to the present invention, in such a case, the diffusion of tungsten can be reliably and easily prevented by forming the modified layer 220M.
[0057]
The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.
[0058]
For example, the substrate 200 provided under the interlayer insulating film 220 can have various semiconductor elements or structures not shown. Further, an interlayer insulating film 220 may be further formed on a wiring structure having an interlayer insulating film and a wiring layer instead of the semiconductor substrate.
[0059]
Further, as for the film thickness of the interlayer insulating film and the size, shape, number, etc. of the holes H, those required in the semiconductor integrated circuit and various semiconductor elements can be appropriately selected and used.
[0060]
In addition, any semiconductor device manufacturing method that includes the elements of the present invention and whose design can be changed as appropriate by those skilled in the art is included in the scope of the present invention.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the diffusion of the barrier metal and the wiring material to the interlayer insulating film can be reliably and easily prevented by the plasma treatment using the rare gas plasma. As a result, a porous low dielectric constant material can be used stably as a material for the interlayer insulating film, and a high-performance and highly integrated semiconductor device with reduced parasitic capacitance between wirings can be realized. Industrial benefits are tremendous.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a main part of a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating a process performed corresponding to the flowchart of FIG.
3 is a process cross-sectional view illustrating a process performed corresponding to the flowchart in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a bonding interface between an interlayer insulating film (P-MSQ), a barrier metal layer (BM), and a wiring layer (Cu) when a modified layer 220M is not provided as a comparative example.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which a barrier metal is diffused into an interlayer insulating film through a hole in a comparative example.
FIG. 6 is a schematic view illustrating a state in which a modified layer 220M is formed by the manufacturing method of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the diffusion state of elements into an interlayer insulating film in a comparative example in which plasma treatment and heat treatment are not performed.
FIG. 8 is a graph showing a diffusion state when a plasma treatment and a heat treatment are performed.
FIG. 9 is a process cross-sectional view illustrating a manufacturing method according to a modified example of the present invention.
FIG. 10 is a process cross-sectional view illustrating a manufacturing method according to a modified example of the present invention.
FIG. 11 is a process cross-sectional view illustrating a manufacturing method according to a second modification of the present invention.
FIG. 12 is a process cross-sectional view illustrating a manufacturing method according to a second modification of the present invention.
FIG. 13 is a process cross-sectional view illustrating a main part of the damascene method.
[Explanation of symbols]
200 Base 220 Interlayer Insulating Film 220M Modified Layer 240, 250 Barrier Metal Layer 260, 270 Wiring Layer H Hole P Plasma V Void

Claims (7)

基体の上に、絶縁性の材料からなる薄膜を形成する工程と、
前記薄膜に孔を開口する工程と、
前記薄膜を、希ガスのプラズマの雰囲気に晒す工程と、
前記孔に導電性材料を堆積する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a thin film made of an insulating material on a substrate;
Opening a hole in the thin film;
Exposing the thin film to a rare gas plasma atmosphere;
Depositing a conductive material in the holes;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記プラズマの雰囲気に晒す工程の後であって、前記導電性材料を堆積する工程の前に、前記薄膜を加熱する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of heating the thin film after the step of exposing to the plasma atmosphere and before the step of depositing the conductive material. . 前記薄膜を200℃以上に加熱することを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the thin film is heated to 200 ° C. or more. 前記希ガスとして、ヘリウム、アルゴン、クリプトン及びキセノンよりなる群から選択された少なくともいずれかを用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein at least one selected from the group consisting of helium, argon, krypton, and xenon is used as the rare gas. 前記プラズマの雰囲気に晒す工程は、酸化シリコンが2ナノメータ以上エッチングされる条件において実施されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of exposing to the plasma atmosphere is performed under a condition in which silicon oxide is etched by 2 nanometers or more. 前記絶縁性の材料は、多孔質の材料であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating material is a porous material. 前記導電性材料は、銅を主成分とすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive material contains copper as a main component.
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