JP2001044280A - 多層配線構造及びその製造方法 - Google Patents
多層配線構造及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多層配線構造において、エレクトロマイグレ
ーション耐性の向上及びより一層の微細化を図る。 【解決手段】 下層配線Ａは、第１のチタニウム膜１０
２、第１の窒化チタン膜１０３、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１
０４、第２のチタニウム膜１０５及び第２の窒化チタン
膜１０６からなる。ヴィアコンタクトＢは、第１の密着
層１０９（チタニウム膜）、第２の密着層１１０（窒化
チタン膜）及びタングステンプラグ１１１（タングステ
ン膜）からなる。第２のチタニウム膜１０５及び第２の
窒化チタン膜１０６には、ヴィアコンタクトＢの平面形
状よりも小さい開口部が形成され、ヴィアコンタクトＢ
は開口部において第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４と接続して
いる。第１及び第２の密着層１０９、１１０は、側壁部
の下端から内側に張り出す張り出し部において、第２の
窒化チタン膜１０６における開口部の周辺領域と接続し
ている。
ーション耐性の向上及びより一層の微細化を図る。 【解決手段】 下層配線Ａは、第１のチタニウム膜１０
２、第１の窒化チタン膜１０３、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１
０４、第２のチタニウム膜１０５及び第２の窒化チタン
膜１０６からなる。ヴィアコンタクトＢは、第１の密着
層１０９（チタニウム膜）、第２の密着層１１０（窒化
チタン膜）及びタングステンプラグ１１１（タングステ
ン膜）からなる。第２のチタニウム膜１０５及び第２の
窒化チタン膜１０６には、ヴィアコンタクトＢの平面形
状よりも小さい開口部が形成され、ヴィアコンタクトＢ
は開口部において第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４と接続して
いる。第１及び第２の密着層１０９、１１０は、側壁部
の下端から内側に張り出す張り出し部において、第２の
窒化チタン膜１０６における開口部の周辺領域と接続し
ている。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、下層配線と上層配
線とがヴィアコンタクトにより接続された多層配線構造
及びその製造方法に関する。
線とがヴィアコンタクトにより接続された多層配線構造
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路装置、特にＬＳＩ
においては、その構成要素の微細化が進み、下層配線と
上層配線とを接続するためのヴィアホールのアスペクト
比が増大してきたため、従来のようにスパッタ法により
ヴィアコンタクトを形成すると、カバレージが十分に確
保できなくなってきた。
においては、その構成要素の微細化が進み、下層配線と
上層配線とを接続するためのヴィアホールのアスペクト
比が増大してきたため、従来のようにスパッタ法により
ヴィアコンタクトを形成すると、カバレージが十分に確
保できなくなってきた。
【０００３】そこで、下層配線と上層配線とを接続する
ヴィアコンタクトとしては、化学気相成長（ＣＶＤ）法
により形成されるタングステン（Ｗ）プラグが用いられ
るようになってきた。 （第１の従来例）以下、第１の従来例に係る多層配線構
造及びその製造方法について、図１０（ａ）、（ｂ）を
参照しながら説明する。
ヴィアコンタクトとしては、化学気相成長（ＣＶＤ）法
により形成されるタングステン（Ｗ）プラグが用いられ
るようになってきた。 （第１の従来例）以下、第１の従来例に係る多層配線構
造及びその製造方法について、図１０（ａ）、（ｂ）を
参照しながら説明する。
【０００４】まず、図１０（ａ）に示すように、半導体
基板１０の上に形成された絶縁膜１１の上に、第１のバ
リア膜１２、アルミニウム（Ａｌ）に微量の銅（Ｃｕ）
が含まれた第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３、及び反射防止膜と
なる第１の窒化チタン（ＴｉＮ）膜１４を順次堆積して
第１の積層膜を形成した後、該第１の積層膜に対してフ
ォトリソグラフィ及びドライエッチングを行なって、第
１の積層膜からなる下層配線を形成する。
基板１０の上に形成された絶縁膜１１の上に、第１のバ
リア膜１２、アルミニウム（Ａｌ）に微量の銅（Ｃｕ）
が含まれた第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３、及び反射防止膜と
なる第１の窒化チタン（ＴｉＮ）膜１４を順次堆積して
第１の積層膜を形成した後、該第１の積層膜に対してフ
ォトリソグラフィ及びドライエッチングを行なって、第
１の積層膜からなる下層配線を形成する。
【０００５】次に、下層配線の上を含む絶縁膜１１の上
に層間絶縁膜１５を堆積した後、該層間絶縁膜１５及び
第１の窒化チタン膜１４に対してフォトリソグラフィ及
びドライエッチングを行なってヴィアホール１６を形成
する。このようにすると、ドライエッチング工程におい
て、ヴィアホール１６の側壁面にポリマー１７が付着す
ると共に、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３におけるヴィアホー
ル１６に露出する領域に自然酸化膜が形成される。そこ
で、ポリマー１７を洗浄により除去した後、第１のＡｌ
−Ｃｕ膜１３に形成されている自然酸化膜をアルゴン
（Ａｒ）からなるプラズマにより除去する。
に層間絶縁膜１５を堆積した後、該層間絶縁膜１５及び
第１の窒化チタン膜１４に対してフォトリソグラフィ及
びドライエッチングを行なってヴィアホール１６を形成
する。このようにすると、ドライエッチング工程におい
て、ヴィアホール１６の側壁面にポリマー１７が付着す
ると共に、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３におけるヴィアホー
ル１６に露出する領域に自然酸化膜が形成される。そこ
で、ポリマー１７を洗浄により除去した後、第１のＡｌ
−Ｃｕ膜１３に形成されている自然酸化膜をアルゴン
（Ａｒ）からなるプラズマにより除去する。
【０００６】次に、図１０（ｂ）に示すように、スパッ
タ法により、ヴィアホール１６の側壁面を含む層間絶縁
膜１５の上に、チタニウム（Ｔｉ）膜１８及び第２の窒
化チタン膜１９を順次堆積した後、ＣＶＤ法により、ヴ
ィアホール１６の内部を含む層間絶縁膜１５の上にタン
グステン膜２０を堆積する。その後、異方性ドライエッ
チング法により、チタニウム膜１８、第２の窒化チタン
膜１９及びタングステン膜２０における層間絶縁膜１５
の上に堆積されている部分を除去して、ヴィアホール１
６の内部に、チタニウム膜１８からなる密着層、第２の
窒化チタン膜１９からなるバリア膜及びタングステン膜
２０からなるタングステンプラグから構成されるヴィア
コンタクトを形成する。
タ法により、ヴィアホール１６の側壁面を含む層間絶縁
膜１５の上に、チタニウム（Ｔｉ）膜１８及び第２の窒
化チタン膜１９を順次堆積した後、ＣＶＤ法により、ヴ
ィアホール１６の内部を含む層間絶縁膜１５の上にタン
グステン膜２０を堆積する。その後、異方性ドライエッ
チング法により、チタニウム膜１８、第２の窒化チタン
膜１９及びタングステン膜２０における層間絶縁膜１５
の上に堆積されている部分を除去して、ヴィアホール１
６の内部に、チタニウム膜１８からなる密着層、第２の
窒化チタン膜１９からなるバリア膜及びタングステン膜
２０からなるタングステンプラグから構成されるヴィア
コンタクトを形成する。
【０００７】次に、ヴィアコンタクトの上を含む層間絶
縁膜１５の上に、第２のバリア膜２１、第２のＡｌ−Ｃ
ｕ膜２２及び第３の窒化チタン膜２３を順次堆積して第
２の積層膜を形成した後、該第２の積層膜をパターニン
グして、第２の積層膜からなる上層配線を形成する。 （第２の従来例）以下、第２の従来例に係る多層配線構
造及びその製造方法について、図１１を参照しながら説
明する。
縁膜１５の上に、第２のバリア膜２１、第２のＡｌ−Ｃ
ｕ膜２２及び第３の窒化チタン膜２３を順次堆積して第
２の積層膜を形成した後、該第２の積層膜をパターニン
グして、第２の積層膜からなる上層配線を形成する。 （第２の従来例）以下、第２の従来例に係る多層配線構
造及びその製造方法について、図１１を参照しながら説
明する。
【０００８】第１の従来例と同様にして、半導体基板１
０の上に形成された絶縁膜１１の上に、第１のバリア膜
１２、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３及び第１の窒化チタン膜
１４からなる下層配線を形成した後、該下層配線の上を
含む絶縁膜１１の上に全面に亘って層間絶縁膜１５を堆
積し、その後、層間絶縁膜１５に対してフォトリソグラ
フィ及びドライエッチングを行なってヴィアホール１６
を形成する。つまり、第１の従来例と異なり、第１の窒
化チタン膜１４におけるヴィアホール１６の下側部分を
残存させる。
０の上に形成された絶縁膜１１の上に、第１のバリア膜
１２、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３及び第１の窒化チタン膜
１４からなる下層配線を形成した後、該下層配線の上を
含む絶縁膜１１の上に全面に亘って層間絶縁膜１５を堆
積し、その後、層間絶縁膜１５に対してフォトリソグラ
フィ及びドライエッチングを行なってヴィアホール１６
を形成する。つまり、第１の従来例と異なり、第１の窒
化チタン膜１４におけるヴィアホール１６の下側部分を
残存させる。
【０００９】次に、チタニウム膜１８からなる密着層、
第２の窒化チタン膜１９からなるバリア膜及びタングス
テン膜２０からなるタングステンプラグから構成される
ヴィアコンタクトを形成した後、該ヴィアコンタクトの
上を含む層間絶縁膜１５の上に、第１の従来例と同様に
して、第２のバリア膜２１、第２のＡｌ−Ｃｕ膜２２及
び第３の窒化チタン膜２３からなる上層配線を形成す
る。 （第３の従来例）以下、第３の従来例に係る多層配線構
造及びその製造方法について、図１２（ａ）〜（ｃ）を
参照しながら説明する。
第２の窒化チタン膜１９からなるバリア膜及びタングス
テン膜２０からなるタングステンプラグから構成される
ヴィアコンタクトを形成した後、該ヴィアコンタクトの
上を含む層間絶縁膜１５の上に、第１の従来例と同様に
して、第２のバリア膜２１、第２のＡｌ−Ｃｕ膜２２及
び第３の窒化チタン膜２３からなる上層配線を形成す
る。 （第３の従来例）以下、第３の従来例に係る多層配線構
造及びその製造方法について、図１２（ａ）〜（ｃ）を
参照しながら説明する。
【００１０】まず、図１２（ａ）に示すように、半導体
基板３０の上に第１の絶縁膜３１及び第２の絶縁膜３２
を成膜した後、第２の絶縁膜３２に第１の配線溝を形成
する。次に、第１の配線溝の内部を含む第２の絶縁膜３
２の上に、第１のバリア膜３３及び第１の銅（Ｃｕ）膜
３４を順次堆積した後、化学機械研磨（ＣＭＰ）法によ
り、第１のバリア膜３３及び第１の銅膜３４における第
２の絶縁膜３２の上に存在する部分を除去して、第１の
バリア膜３３及び第１の銅膜３４からなる埋め込み型の
下層配線を形成する。
基板３０の上に第１の絶縁膜３１及び第２の絶縁膜３２
を成膜した後、第２の絶縁膜３２に第１の配線溝を形成
する。次に、第１の配線溝の内部を含む第２の絶縁膜３
２の上に、第１のバリア膜３３及び第１の銅（Ｃｕ）膜
３４を順次堆積した後、化学機械研磨（ＣＭＰ）法によ
り、第１のバリア膜３３及び第１の銅膜３４における第
２の絶縁膜３２の上に存在する部分を除去して、第１の
バリア膜３３及び第１の銅膜３４からなる埋め込み型の
下層配線を形成する。
【００１１】次に、第１の銅膜３４を構成する銅原子の
拡散を防止する第１のＳｉＮｘ膜３５と、層間絶縁膜３
６とを順次堆積した後、層間絶縁膜３６に対してレジス
トパターン３７をマスクとしてドライエッチングを行な
ってヴィアホール３８を形成する。
拡散を防止する第１のＳｉＮｘ膜３５と、層間絶縁膜３
６とを順次堆積した後、層間絶縁膜３６に対してレジス
トパターン３７をマスクとしてドライエッチングを行な
ってヴィアホール３８を形成する。
【００１２】次に、図１２（ｂ）に示すように、第１の
ＳｉＮｘ膜３５及び層間絶縁膜３６に対してフォトリソ
グラフィ及びドライエッチングを行なって、第１のＳｉ
Ｎｘ膜３５におけるヴィアホール３８の下側の部分を除
去すると共にヴィアホール３８と接続する第２の配線溝
３９を形成する。次に、第１の従来例と同様に、ドライ
エッチング工程においてヴィアホール３８の壁面に付着
したポリマーを洗浄により除去した後、第１の銅膜３４
におけるヴィアホール３８に露出する領域に形成されて
いる自然酸化膜をアルゴンからなるプラズマにより除去
する。
ＳｉＮｘ膜３５及び層間絶縁膜３６に対してフォトリソ
グラフィ及びドライエッチングを行なって、第１のＳｉ
Ｎｘ膜３５におけるヴィアホール３８の下側の部分を除
去すると共にヴィアホール３８と接続する第２の配線溝
３９を形成する。次に、第１の従来例と同様に、ドライ
エッチング工程においてヴィアホール３８の壁面に付着
したポリマーを洗浄により除去した後、第１の銅膜３４
におけるヴィアホール３８に露出する領域に形成されて
いる自然酸化膜をアルゴンからなるプラズマにより除去
する。
【００１３】次に、図１２（ｃ）に示すように、ヴィア
ホール３８及び第２の配線溝３９の内部を含む層間絶縁
膜３６の上に第２のバリア膜４０及び第２の銅膜４１を
順次堆積した後、ＣＭＰ法により、第２のバリア膜４０
及び第２の銅膜４１における層間絶縁膜３６の上に存在
する部分を除去して、第２のバリア膜４０及び第２の銅
膜４１からなるヴィアコンタクト及び埋め込み型の上層
配線を形成する。次に、第２の銅膜４１を構成する銅原
子の拡散を防止する第２のＳｉＮｘ膜４２を堆積する。
ホール３８及び第２の配線溝３９の内部を含む層間絶縁
膜３６の上に第２のバリア膜４０及び第２の銅膜４１を
順次堆積した後、ＣＭＰ法により、第２のバリア膜４０
及び第２の銅膜４１における層間絶縁膜３６の上に存在
する部分を除去して、第２のバリア膜４０及び第２の銅
膜４１からなるヴィアコンタクト及び埋め込み型の上層
配線を形成する。次に、第２の銅膜４１を構成する銅原
子の拡散を防止する第２のＳｉＮｘ膜４２を堆積する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、第１の従来
例に係る多層配線構造によると、下層配線からヴィアコ
ンタクトに電流が流れる場合、電流は下層配線を構成す
る第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３からヴィアコンタクトの底部
を構成するチタニウム膜１８にのみ流れ、下層配線を構
成する第１の窒化チタン膜１４（反射防止膜）からは流
れない。その理由は、下層配線を構成する第１の窒化チ
タン膜１４と、ヴィアコンタクトを構成するチタニウム
膜１８、第２の窒化チタン膜１９及びタングステン膜２
０との間は、電気的に接続されていないか又はコンタク
ト抵抗が極めて大きいためである。
例に係る多層配線構造によると、下層配線からヴィアコ
ンタクトに電流が流れる場合、電流は下層配線を構成す
る第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３からヴィアコンタクトの底部
を構成するチタニウム膜１８にのみ流れ、下層配線を構
成する第１の窒化チタン膜１４（反射防止膜）からは流
れない。その理由は、下層配線を構成する第１の窒化チ
タン膜１４と、ヴィアコンタクトを構成するチタニウム
膜１８、第２の窒化チタン膜１９及びタングステン膜２
０との間は、電気的に接続されていないか又はコンタク
ト抵抗が極めて大きいためである。
【００１５】ここで、電流が第１の窒化チタン膜１４か
らチタニウム膜１８に流れない理由について説明する。 (1) チタニウム膜１８及び第２の窒化チタン膜１９をス
パッタ法により成膜する場合、ヴィアホール１６の微細
化が進むと、ヴィアホール１６の側壁部のカバレージが
劣化するので、チタニウム膜１８及び第２の窒化チタン
膜１９がヴィアホール１６の側壁部には殆ど成膜されな
い。 (2) ヴィアホール１６を形成する際にヴィアホール１６
の側壁部に付着したポリマー１７が洗浄では確実に除去
されないと共に、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３の表面に形成
されている自然酸化膜がアルゴンからなるプラズマでは
確実に除去されない。 (3) アルゴンからなるプラズマによって弾き飛ばされた
自然酸化膜がヴィアホール１６の側壁部に付着する。 (4) ヴィアホール１６を形成するためのドライエッチン
グ工程又はヴィアホール１６に対する洗浄工程におい
て、第１の窒化チタン膜１４にサイドエッチが形成さ
れ、サイドエッチが形成された部分にはチタニウム膜１
８及び第２の窒化チタン膜１９が成膜されない。 (5) 仮にヴィアコンタクトの側壁部と第１の窒化チタン
膜１４とが接続されたとしても、第１の窒化チタン膜１
４の膜厚は通常３０ｎｍ程度であって薄いので、ヴィア
コンタクトの側壁部と第１の窒化チタン膜１４とのコン
タクト抵抗は非常に高い。
らチタニウム膜１８に流れない理由について説明する。 (1) チタニウム膜１８及び第２の窒化チタン膜１９をス
パッタ法により成膜する場合、ヴィアホール１６の微細
化が進むと、ヴィアホール１６の側壁部のカバレージが
劣化するので、チタニウム膜１８及び第２の窒化チタン
膜１９がヴィアホール１６の側壁部には殆ど成膜されな
い。 (2) ヴィアホール１６を形成する際にヴィアホール１６
の側壁部に付着したポリマー１７が洗浄では確実に除去
されないと共に、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３の表面に形成
されている自然酸化膜がアルゴンからなるプラズマでは
確実に除去されない。 (3) アルゴンからなるプラズマによって弾き飛ばされた
自然酸化膜がヴィアホール１６の側壁部に付着する。 (4) ヴィアホール１６を形成するためのドライエッチン
グ工程又はヴィアホール１６に対する洗浄工程におい
て、第１の窒化チタン膜１４にサイドエッチが形成さ
れ、サイドエッチが形成された部分にはチタニウム膜１
８及び第２の窒化チタン膜１９が成膜されない。 (5) 仮にヴィアコンタクトの側壁部と第１の窒化チタン
膜１４とが接続されたとしても、第１の窒化チタン膜１
４の膜厚は通常３０ｎｍ程度であって薄いので、ヴィア
コンタクトの側壁部と第１の窒化チタン膜１４とのコン
タクト抵抗は非常に高い。
【００１６】これに対して、第２の従来例に係る多層配
線構造によると、下層配線からヴィアコンタクトに流れ
る電流は、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３から第１の窒化チタ
ン膜１４を経由してチタニウム膜１８に流れる。
線構造によると、下層配線からヴィアコンタクトに流れ
る電流は、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３から第１の窒化チタ
ン膜１４を経由してチタニウム膜１８に流れる。
【００１７】第３の従来例に係る多層配線構造による
と、下層配線から上層配線に電流が流れる場合、電流は
第１の銅膜３４から直接に第２のバリア膜４０にのみ流
れ、第１のバリア膜３３には流れない。その理由は、第
１のバリア膜３３と第２のバリア膜４０との間は、電気
的に接続されていないか又はコンタクト抵抗が極めて大
きいためである。
と、下層配線から上層配線に電流が流れる場合、電流は
第１の銅膜３４から直接に第２のバリア膜４０にのみ流
れ、第１のバリア膜３３には流れない。その理由は、第
１のバリア膜３３と第２のバリア膜４０との間は、電気
的に接続されていないか又はコンタクト抵抗が極めて大
きいためである。
【００１８】ここで、電流が第１のバリア膜３３から第
２のバリア膜４０に流れない理由について説明する。 (1) 下層配線を形成するためのＣＭＰ工程後に行なわれ
る洗浄工程、又はヴィアホール３８を形成するためのエ
ッチング工程若しくはその後の洗浄工程において、第１
のバリア膜３３の側壁部が削られて、該第１のバリア膜
３３の側壁部の上面が第１の銅膜３４の上面よりも下側
になるため、第２のバリア膜４０が第１のバリア膜３３
の上には成膜されない。 (2) ヴィアホール３８を形成する際にヴィアホール３８
の側壁部に付着したポリマーが洗浄では確実に除去され
ないと共に、第１の銅膜３４の表面に形成されている自
然酸化膜がアルゴンからなるプラズマでは確実に除去さ
れない。 (3) 仮にヴィアコンタクトの側壁部と第１のバリア膜３
３とが接続されたとしても、第１のバリア膜３３の膜厚
は通常５ｎｍ程度であって非常に薄いので、第１のバリ
ア膜３３と第２のバリア膜４０とのコンタクト抵抗は非
常に高い。
２のバリア膜４０に流れない理由について説明する。 (1) 下層配線を形成するためのＣＭＰ工程後に行なわれ
る洗浄工程、又はヴィアホール３８を形成するためのエ
ッチング工程若しくはその後の洗浄工程において、第１
のバリア膜３３の側壁部が削られて、該第１のバリア膜
３３の側壁部の上面が第１の銅膜３４の上面よりも下側
になるため、第２のバリア膜４０が第１のバリア膜３３
の上には成膜されない。 (2) ヴィアホール３８を形成する際にヴィアホール３８
の側壁部に付着したポリマーが洗浄では確実に除去され
ないと共に、第１の銅膜３４の表面に形成されている自
然酸化膜がアルゴンからなるプラズマでは確実に除去さ
れない。 (3) 仮にヴィアコンタクトの側壁部と第１のバリア膜３
３とが接続されたとしても、第１のバリア膜３３の膜厚
は通常５ｎｍ程度であって非常に薄いので、第１のバリ
ア膜３３と第２のバリア膜４０とのコンタクト抵抗は非
常に高い。
【００１９】以下、第１、第２及び第３の従来例に係る
多層配線構造に対して行なったエレクトロマイグレーシ
ョン試験について説明する。
多層配線構造に対して行なったエレクトロマイグレーシ
ョン試験について説明する。
【００２０】図１３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、第
１、第２及び第３の従来例に係る多層配線構造における
エレクトロマイグレーション試験時の時間の経過に伴う
抵抗上昇率を示している。第１及び第３の従来例に係る
多層配線構造によると、抵抗上昇率が途中から急激に増
加しており、多層配線構造の寿命が短いことが分かる。
これに対して、第２の従来例に係る多層配線構造による
と、抵抗上昇率の急激な増加はみられず、多層配線構造
の寿命が長いことが分かる。
１、第２及び第３の従来例に係る多層配線構造における
エレクトロマイグレーション試験時の時間の経過に伴う
抵抗上昇率を示している。第１及び第３の従来例に係る
多層配線構造によると、抵抗上昇率が途中から急激に増
加しており、多層配線構造の寿命が短いことが分かる。
これに対して、第２の従来例に係る多層配線構造による
と、抵抗上昇率の急激な増加はみられず、多層配線構造
の寿命が長いことが分かる。
【００２１】以下、第１及び第３の従来例に係る多層配
線構造によると、抵抗上昇率が急激に増加するが、第２
の従来例に係る多層配線構造によると、抵抗上昇率が急
激に増加しない理由について説明する。
線構造によると、抵抗上昇率が急激に増加するが、第２
の従来例に係る多層配線構造によると、抵抗上昇率が急
激に増加しない理由について説明する。
【００２２】図１４（ａ）は、第２の従来例に係る多層
配線構造を示しており、エレクトロマイグレーションに
よって、下層配線を構成する第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３に
おけるヴィアコンタクトの下側部分においては、ボイド
５０が形成されるため電流は流れなくなる。ところが、
下層配線からヴィアコンタクトに向かう電流は、第１の
Ａｌ−Ｃｕ膜１３から第１の窒化チタン膜１４を経由し
てチタニウム膜１８に流れるため、抵抗は高くなるが、
断線は起こらないからである。
配線構造を示しており、エレクトロマイグレーションに
よって、下層配線を構成する第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３に
おけるヴィアコンタクトの下側部分においては、ボイド
５０が形成されるため電流は流れなくなる。ところが、
下層配線からヴィアコンタクトに向かう電流は、第１の
Ａｌ−Ｃｕ膜１３から第１の窒化チタン膜１４を経由し
てチタニウム膜１８に流れるため、抵抗は高くなるが、
断線は起こらないからである。
【００２３】図１４（ｂ）は、第１の従来例に係る多層
配線構造を示しており、エレクトロマイグレーションに
よって、下層配線を構成する第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３に
おけるヴィアコンタクトの下側部分においては、ボイド
５０が形成されるため電流は流れなくなる。この場合、
ヴィアコンタクトと下層配線を構成する第１の窒化チタ
ン膜１４とが接続されていないため、下層配線からヴィ
アコンタクトに向かって電流が流れないため、断線が起
こるのである。
配線構造を示しており、エレクトロマイグレーションに
よって、下層配線を構成する第１のＡｌ−Ｃｕ膜１３に
おけるヴィアコンタクトの下側部分においては、ボイド
５０が形成されるため電流は流れなくなる。この場合、
ヴィアコンタクトと下層配線を構成する第１の窒化チタ
ン膜１４とが接続されていないため、下層配線からヴィ
アコンタクトに向かって電流が流れないため、断線が起
こるのである。
【００２４】図１４（ｃ）は、第３の従来例に係る多層
配線構造を示しており、エレクトロマイグレーションに
よって、下層配線を構成する第１の銅膜３４におけるヴ
ィアコンタクトの下側部分においては、ボイド５０が形
成されるため電流は流れなくなる。この場合、第１のバ
リア膜３３と第２のバリア膜４０とは、接続されていな
いか又は非常に高抵抗であるため、下層配線からヴィア
コンタクトに向かって電流が流れないので、断線が起こ
るのである。
配線構造を示しており、エレクトロマイグレーションに
よって、下層配線を構成する第１の銅膜３４におけるヴ
ィアコンタクトの下側部分においては、ボイド５０が形
成されるため電流は流れなくなる。この場合、第１のバ
リア膜３３と第２のバリア膜４０とは、接続されていな
いか又は非常に高抵抗であるため、下層配線からヴィア
コンタクトに向かって電流が流れないので、断線が起こ
るのである。
【００２５】以上の理由によって、第１及び第３の従来
例に係る多層配線構造はエレクトロマイグレーション耐
性という点で大きな問題がある。
例に係る多層配線構造はエレクトロマイグレーション耐
性という点で大きな問題がある。
【００２６】一方、第２の従来例に係る多層配線構造
は、エレクトロマイグレーション耐性には優れている
が、多層配線の一層の微細化が進むと、以下に説明する
ような問題が発生する。
は、エレクトロマイグレーション耐性には優れている
が、多層配線の一層の微細化が進むと、以下に説明する
ような問題が発生する。
【００２７】ヴィアホールを形成するためのドライエッ
チングを第１の窒化チタン膜１４で止めるためには、第
１の窒化チタン膜１４の膜厚を１００ｎｍ以上にする必
要がある。
チングを第１の窒化チタン膜１４で止めるためには、第
１の窒化チタン膜１４の膜厚を１００ｎｍ以上にする必
要がある。
【００２８】ところが、第１の窒化チタン膜１４の膜厚
を大きくすると、配線間容量が増大するため、配線遅延
が増大する。また、第１の窒化チタン膜１４の膜厚を大
きくすると、下層配線の膜厚ひいてはドライエッチング
の対象となる膜厚が大きくなるため、下層配線をパター
ニングするためのレジストパターンの膜厚をドライエッ
チングに耐える程度に大きくしなければならないので、
微細なレジストパターンが形成し難くなり、多層配線の
微細化が困難になるという問題がある。
を大きくすると、配線間容量が増大するため、配線遅延
が増大する。また、第１の窒化チタン膜１４の膜厚を大
きくすると、下層配線の膜厚ひいてはドライエッチング
の対象となる膜厚が大きくなるため、下層配線をパター
ニングするためのレジストパターンの膜厚をドライエッ
チングに耐える程度に大きくしなければならないので、
微細なレジストパターンが形成し難くなり、多層配線の
微細化が困難になるという問題がある。
【００２９】また、第３の従来例に係る多層配線構造に
おいて、下層配線の上に第２の従来例のような第１の窒
化チタン膜１４を形成する場合には、工程数が大幅に増
加すると共に第１の窒化チタン膜１４を安定して形成す
ることができないという問題がある。
おいて、下層配線の上に第２の従来例のような第１の窒
化チタン膜１４を形成する場合には、工程数が大幅に増
加すると共に第１の窒化チタン膜１４を安定して形成す
ることができないという問題がある。
【００３０】前記に鑑み、本発明は、エレクトロマイグ
レーション耐性の向上を図ることができると共により一
層の微細化を図ることができる多層配線構造を、工程数
の増加を招くことなく実現できるようにすることを目的
とする。
レーション耐性の向上を図ることができると共により一
層の微細化を図ることができる多層配線構造を、工程数
の増加を招くことなく実現できるようにすることを目的
とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る第１の多層配線構造は、下層配線と上
層配線とがヴィアコンタクトにより接続された多層配線
構造を対象とし、下層配線は、第１の金属膜及び該第１
の金属膜の上に形成された第１の高融点金属膜を有し、
ヴィアコンタクトは、第２の金属膜及び該第２の金属膜
の側壁面及び底面を覆う第２の高融点金属膜を有し、第
１の高融点金属膜は、ヴィアコンタクトの下側において
ヴィアコンタクトの平面形状よりも小さい開口部を有
し、２の高融点金属膜は、その側壁部の下端から内側に
張り出す張り出し部を有し、第２の高融点金属膜の張り
出し部と、第１の高融点金属膜における開口部の周辺領
域とが接続している。
め、本発明に係る第１の多層配線構造は、下層配線と上
層配線とがヴィアコンタクトにより接続された多層配線
構造を対象とし、下層配線は、第１の金属膜及び該第１
の金属膜の上に形成された第１の高融点金属膜を有し、
ヴィアコンタクトは、第２の金属膜及び該第２の金属膜
の側壁面及び底面を覆う第２の高融点金属膜を有し、第
１の高融点金属膜は、ヴィアコンタクトの下側において
ヴィアコンタクトの平面形状よりも小さい開口部を有
し、２の高融点金属膜は、その側壁部の下端から内側に
張り出す張り出し部を有し、第２の高融点金属膜の張り
出し部と、第１の高融点金属膜における開口部の周辺領
域とが接続している。
【００３２】第１の多層配線構造によると、第１の高融
点金属膜には、ヴィアコンタクトの下側においてヴィア
コンタクトの平面形状よりも小さい開口部が形成されて
いるため、ヴィアホールを形成するためのドライエッチ
ングを第１の高融点金属膜で止める必要がないので、第
１の高融点金属膜の膜厚を小さくすることができる。
点金属膜には、ヴィアコンタクトの下側においてヴィア
コンタクトの平面形状よりも小さい開口部が形成されて
いるため、ヴィアホールを形成するためのドライエッチ
ングを第１の高融点金属膜で止める必要がないので、第
１の高融点金属膜の膜厚を小さくすることができる。
【００３３】また、第２の高融点金属膜の張り出し部
と、第１の高融点金属膜における開口部の周辺領域とが
接続していると共に、第１の高融点金属膜はエレクトロ
マイグレーション耐性が高いため、第１の金属膜におけ
るヴィアコンタクトの下側の領域がエレクトロマイグレ
ーションによって無くなっても、下層配線の第１の金属
膜からヴィアコンタクトの第２の金属膜に向かう電流
は、第１の高融点金属膜から第２の高融点金属膜に向か
う。
と、第１の高融点金属膜における開口部の周辺領域とが
接続していると共に、第１の高融点金属膜はエレクトロ
マイグレーション耐性が高いため、第１の金属膜におけ
るヴィアコンタクトの下側の領域がエレクトロマイグレ
ーションによって無くなっても、下層配線の第１の金属
膜からヴィアコンタクトの第２の金属膜に向かう電流
は、第１の高融点金属膜から第２の高融点金属膜に向か
う。
【００３４】本発明に係る第１の多層配線構造の製造方
法は、下層配線と上層配線とがヴィアコンタクトにより
接続された多層配線構造の製造方法を対象とし、第１の
金属膜及び該第１の金属膜の上に形成された第１の高融
点金属膜を有する下層配線を形成する工程と、下層配線
の上に層間絶縁膜を形成した後、層間絶縁膜及び第１の
高融点金属膜に対してエッチングを行なって、層間絶縁
膜にヴィアホールを形成すると共に第１の高融点金属膜
に開口部を形成する工程と、ヴィアホールの平面形状を
拡大して、第１の高融点金属膜における開口部の周辺領
域をヴィアホールに露出させる工程と、ヴィアホールの
底部及び側壁部に第２の高融点金属膜を成膜して、第１
の高融点金属膜における開口部の周辺領域の上に、第２
の高融点金属膜の側壁部の下端から内側に張り出すと共
に第１の高融点金属膜における開口部の周辺領域と接続
する張り出し部を形成する工程と、第２の高融点金属膜
の内側に第２の金属膜を充填して、第２の金属膜及び第
２の高融点金属膜を有するヴィアコンタクトを形成する
工程とを備えている。
法は、下層配線と上層配線とがヴィアコンタクトにより
接続された多層配線構造の製造方法を対象とし、第１の
金属膜及び該第１の金属膜の上に形成された第１の高融
点金属膜を有する下層配線を形成する工程と、下層配線
の上に層間絶縁膜を形成した後、層間絶縁膜及び第１の
高融点金属膜に対してエッチングを行なって、層間絶縁
膜にヴィアホールを形成すると共に第１の高融点金属膜
に開口部を形成する工程と、ヴィアホールの平面形状を
拡大して、第１の高融点金属膜における開口部の周辺領
域をヴィアホールに露出させる工程と、ヴィアホールの
底部及び側壁部に第２の高融点金属膜を成膜して、第１
の高融点金属膜における開口部の周辺領域の上に、第２
の高融点金属膜の側壁部の下端から内側に張り出すと共
に第１の高融点金属膜における開口部の周辺領域と接続
する張り出し部を形成する工程と、第２の高融点金属膜
の内側に第２の金属膜を充填して、第２の金属膜及び第
２の高融点金属膜を有するヴィアコンタクトを形成する
工程とを備えている。
【００３５】本発明に係る第２の多層配線構造の製造方
法は、下層配線と上層配線とがヴィアコンタクトにより
接続された多層配線構造の製造方法を対象とし、第１の
金属膜及び該第１の金属膜の上に形成された第１の高融
点金属膜を有する下層配線を形成する工程と、下層配線
の上に層間絶縁膜を形成した後、層間絶縁膜及び第１の
高融点金属膜に対して、第１の高融点金属膜に対するエ
ッチングレートが層間絶縁膜に対するエッチングレート
よりも小さい条件でエッチングを行なって、層間絶縁膜
にヴィアホールを形成すると共に、第１の高融点金属膜
にヴィアホールの平面形状よりも小さい開口部を形成す
る工程と、ヴィアホールの底部及び側壁部に第２の高融
点金属膜を成膜して、第１の高融点金属膜における開口
部の周辺領域の上に、第２の高融点金属膜の側壁部の下
端から内側に張り出すと共に第１の高融点金属膜におけ
る開口部の周辺領域と接続する張り出し部を形成する工
程と、第２の高融点金属膜の内側に第２の金属膜を充填
して、第２の金属膜及び第２の高融点金属膜を有するヴ
ィアコンタクトを形成する工程とを備えている。
法は、下層配線と上層配線とがヴィアコンタクトにより
接続された多層配線構造の製造方法を対象とし、第１の
金属膜及び該第１の金属膜の上に形成された第１の高融
点金属膜を有する下層配線を形成する工程と、下層配線
の上に層間絶縁膜を形成した後、層間絶縁膜及び第１の
高融点金属膜に対して、第１の高融点金属膜に対するエ
ッチングレートが層間絶縁膜に対するエッチングレート
よりも小さい条件でエッチングを行なって、層間絶縁膜
にヴィアホールを形成すると共に、第１の高融点金属膜
にヴィアホールの平面形状よりも小さい開口部を形成す
る工程と、ヴィアホールの底部及び側壁部に第２の高融
点金属膜を成膜して、第１の高融点金属膜における開口
部の周辺領域の上に、第２の高融点金属膜の側壁部の下
端から内側に張り出すと共に第１の高融点金属膜におけ
る開口部の周辺領域と接続する張り出し部を形成する工
程と、第２の高融点金属膜の内側に第２の金属膜を充填
して、第２の金属膜及び第２の高融点金属膜を有するヴ
ィアコンタクトを形成する工程とを備えている。
【００３６】本発明に係る第２の多層配線構造は、下層
配線と上層配線とがヴィアコンタクトにより接続された
多層配線構造を対象とし、下層配線は、絶縁膜に埋め込
まれた、第１の金属膜及び該第１の金属膜の側壁面及び
底面を覆う第１の高融点金属膜を有し、ヴィアコンタク
トは、第２の金属膜及び該第２の金属膜の側壁面及び底
面を覆う第２の高融点金属膜を有し、ヴィアコンタクト
の底部は、下層配線の上面よりも下側に位置しており、
第２の高融点金属膜におけるヴィアコンタクトの底部を
構成する部分と、第１の高融点金属膜の側壁部又は底部
とが接続している。
配線と上層配線とがヴィアコンタクトにより接続された
多層配線構造を対象とし、下層配線は、絶縁膜に埋め込
まれた、第１の金属膜及び該第１の金属膜の側壁面及び
底面を覆う第１の高融点金属膜を有し、ヴィアコンタク
トは、第２の金属膜及び該第２の金属膜の側壁面及び底
面を覆う第２の高融点金属膜を有し、ヴィアコンタクト
の底部は、下層配線の上面よりも下側に位置しており、
第２の高融点金属膜におけるヴィアコンタクトの底部を
構成する部分と、第１の高融点金属膜の側壁部又は底部
とが接続している。
【００３７】第２の多層配線構造によると、ヴィアコン
タクトの底部が下層配線の上面よりも下側に位置してお
り、第２の高融点金属膜におけるヴィアコンタクトの底
部を構成する部分と第１の高融点金属膜の側壁部又は底
部とが接続していると共に、第１の高融点金属膜はエレ
クトロマイグレーション耐性が高いため、第１の金属膜
におけるヴィアコンタクトの下側の領域がエレクトロマ
イグレーションによって無くなっても、下層配線の第１
の金属膜からヴィアコンタクトの第２の金属膜に向かう
電流は、第１の高融点金属膜から第２の高融点金属膜に
向かう。
タクトの底部が下層配線の上面よりも下側に位置してお
り、第２の高融点金属膜におけるヴィアコンタクトの底
部を構成する部分と第１の高融点金属膜の側壁部又は底
部とが接続していると共に、第１の高融点金属膜はエレ
クトロマイグレーション耐性が高いため、第１の金属膜
におけるヴィアコンタクトの下側の領域がエレクトロマ
イグレーションによって無くなっても、下層配線の第１
の金属膜からヴィアコンタクトの第２の金属膜に向かう
電流は、第１の高融点金属膜から第２の高融点金属膜に
向かう。
【００３８】本発明に係る第３の多層配線構造の製造方
法は、下層配線と上層配線とがヴィアコンタクトにより
接続された多層配線構造の製造方法を対象とし、絶縁膜
に埋め込まれた、第１の金属膜及び該第１の金属膜の側
壁面及び底面を覆う第１の高融点金属膜を有する下層配
線を形成する工程と、下層配線の上に層間絶縁膜を形成
した後、層間絶縁膜及び絶縁膜に対して、層間絶縁膜及
び絶縁膜に対するエッチングレートが第１の高融点金属
膜に対するエッチングレートよりも大きい条件でエッチ
ングを行なって、層間絶縁膜にヴィアホールを該ヴィア
ホールの底部が絶縁膜の内部に位置するように形成する
と共に、第１の高融点金属膜の側壁部をヴィアホールの
底部に露出させる工程と、ヴィアホールの底部及び側壁
部に第２の高融点金属膜を成膜して、第２の高融点金属
膜におけるヴィアホールの底部に位置する部分と、第１
の高融点金属膜の側壁部とを接続させる工程と、第２の
高融点金属膜の内側に第２の金属膜を充填して、第２の
金属膜及び第２の高融点金属膜を有するヴィアコンタク
トを形成する工程とを備えている。
法は、下層配線と上層配線とがヴィアコンタクトにより
接続された多層配線構造の製造方法を対象とし、絶縁膜
に埋め込まれた、第１の金属膜及び該第１の金属膜の側
壁面及び底面を覆う第１の高融点金属膜を有する下層配
線を形成する工程と、下層配線の上に層間絶縁膜を形成
した後、層間絶縁膜及び絶縁膜に対して、層間絶縁膜及
び絶縁膜に対するエッチングレートが第１の高融点金属
膜に対するエッチングレートよりも大きい条件でエッチ
ングを行なって、層間絶縁膜にヴィアホールを該ヴィア
ホールの底部が絶縁膜の内部に位置するように形成する
と共に、第１の高融点金属膜の側壁部をヴィアホールの
底部に露出させる工程と、ヴィアホールの底部及び側壁
部に第２の高融点金属膜を成膜して、第２の高融点金属
膜におけるヴィアホールの底部に位置する部分と、第１
の高融点金属膜の側壁部とを接続させる工程と、第２の
高融点金属膜の内側に第２の金属膜を充填して、第２の
金属膜及び第２の高融点金属膜を有するヴィアコンタク
トを形成する工程とを備えている。
【００３９】本発明に係る第４の多層配線構造の製造方
法は、下層配線と上層配線とがヴィアコンタクトにより
接続された多層配線構造の製造方法を対象とし、絶縁膜
に埋め込まれた、第１の金属膜及び該第１の金属膜の側
壁面及び底面を覆う第１の高融点金属膜を有する下層配
線を形成する工程と、下層配線の上に層間絶縁膜を形成
した後、層間絶縁膜及び第１の金属膜に対して順次エッ
チングを行なって、層間絶縁膜にヴィアホールを該ヴィ
アホールの底部が第１の金属膜の内部に位置するように
形成する工程と、ヴィアホールの底部及び側壁部に第２
の高融点金属膜を成膜して、第２の高融点金属膜におけ
るヴィアホールの底部に位置する部分と、第１の高融点
金属膜の側壁部又は底部とを接続させる工程と、第２の
高融点金属膜の内側に第２の金属膜を充填して、第２の
金属膜及び第２の高融点金属膜を有するヴィアコンタク
トを形成する工程とを備えている。
法は、下層配線と上層配線とがヴィアコンタクトにより
接続された多層配線構造の製造方法を対象とし、絶縁膜
に埋め込まれた、第１の金属膜及び該第１の金属膜の側
壁面及び底面を覆う第１の高融点金属膜を有する下層配
線を形成する工程と、下層配線の上に層間絶縁膜を形成
した後、層間絶縁膜及び第１の金属膜に対して順次エッ
チングを行なって、層間絶縁膜にヴィアホールを該ヴィ
アホールの底部が第１の金属膜の内部に位置するように
形成する工程と、ヴィアホールの底部及び側壁部に第２
の高融点金属膜を成膜して、第２の高融点金属膜におけ
るヴィアホールの底部に位置する部分と、第１の高融点
金属膜の側壁部又は底部とを接続させる工程と、第２の
高融点金属膜の内側に第２の金属膜を充填して、第２の
金属膜及び第２の高融点金属膜を有するヴィアコンタク
トを形成する工程とを備えている。
【００４０】
【発明の実施の態様】（第１の実施形態）以下、第１の
実施形態に係る多層配線構造について、図１を参照しな
がら説明する。
実施形態に係る多層配線構造について、図１を参照しな
がら説明する。
【００４１】図１に示すように、複数の機能素子が形成
された半導体基板１００の上には絶縁膜１０１が形成さ
れ、該絶縁膜１０１の上には下層配線Ａが形成されてい
る。下層配線Ａは、下側から順次成膜された、第１のチ
タニウム膜１０２、第１の窒化チタン膜１０３、アルミ
ニウムに０．５〜２．０ｗｔ％の銅が含まれた第１のＡ
ｌ−Ｃｕ膜１０４、第２のチタニウム膜１０５、及び反
射防止膜となる第２の窒化チタン膜１０６から構成され
ている。尚、第１の実施形態においては、第１のＡｌ−
Ｃｕ膜１０４が第１の金属膜を構成し、第２の窒化チタ
ン膜１０６が第１の高融点金属膜を構成している。
された半導体基板１００の上には絶縁膜１０１が形成さ
れ、該絶縁膜１０１の上には下層配線Ａが形成されてい
る。下層配線Ａは、下側から順次成膜された、第１のチ
タニウム膜１０２、第１の窒化チタン膜１０３、アルミ
ニウムに０．５〜２．０ｗｔ％の銅が含まれた第１のＡ
ｌ−Ｃｕ膜１０４、第２のチタニウム膜１０５、及び反
射防止膜となる第２の窒化チタン膜１０６から構成され
ている。尚、第１の実施形態においては、第１のＡｌ−
Ｃｕ膜１０４が第１の金属膜を構成し、第２の窒化チタ
ン膜１０６が第１の高融点金属膜を構成している。
【００４２】下層配線Ａの上を含む絶縁膜１０１の上に
は層間絶縁膜１０７が形成されており、該層間絶縁膜１
０７に設けられたヴィアホール１０８にはヴィアコンタ
クトＢが形成されている。ヴィアコンタクトＢは、外側
から順次成膜された、チタニウム膜からなる第１の密着
層１０９、窒化チタン膜からなる第２の密着層１１０及
びタングステン膜からなるタングステンプラグ１１１か
ら構成されている。尚、第１の実施形態においては、タ
ングステン膜が第２の金属膜を構成し、チタニウム膜及
び窒化チタン膜が第２の高融点金属膜を構成している
が、第２の高融点金属膜は１層でもよい。
は層間絶縁膜１０７が形成されており、該層間絶縁膜１
０７に設けられたヴィアホール１０８にはヴィアコンタ
クトＢが形成されている。ヴィアコンタクトＢは、外側
から順次成膜された、チタニウム膜からなる第１の密着
層１０９、窒化チタン膜からなる第２の密着層１１０及
びタングステン膜からなるタングステンプラグ１１１か
ら構成されている。尚、第１の実施形態においては、タ
ングステン膜が第２の金属膜を構成し、チタニウム膜及
び窒化チタン膜が第２の高融点金属膜を構成している
が、第２の高融点金属膜は１層でもよい。
【００４３】ヴィアコンタクトＢの上を含む層間絶縁膜
１０７の上には上層配線Ｃが形成されており、該上層配
線Ｃは、下側から順次成膜された、第３のチタニウム膜
１１２、第３の窒化チタン膜１１３、アルミニウムに
０．５〜２．０ｗｔ％の銅が含まれた第２のＡｌ−Ｃｕ
膜１１４、第４のチタニウム膜１１５、及び反射防止膜
となる第４の窒化チタン膜１１６から構成されている。
上層配線Ｃと下層配線ＡとはヴィアコンタクトＢを介し
て接続されている。
１０７の上には上層配線Ｃが形成されており、該上層配
線Ｃは、下側から順次成膜された、第３のチタニウム膜
１１２、第３の窒化チタン膜１１３、アルミニウムに
０．５〜２．０ｗｔ％の銅が含まれた第２のＡｌ−Ｃｕ
膜１１４、第４のチタニウム膜１１５、及び反射防止膜
となる第４の窒化チタン膜１１６から構成されている。
上層配線Ｃと下層配線ＡとはヴィアコンタクトＢを介し
て接続されている。
【００４４】第１の実施形態の特徴として、下層配線Ａ
を構成する第２のチタニウム膜１０５及び第２の窒化チ
タン膜１０６におけるヴィアコンタクトＢの下側の領域
には、ヴィアコンタクトＢの平面形状よりも小さい開口
部が形成されており、ヴィアコンタクトＢは、第２のチ
タニウム膜１０５及び第２の窒化チタン膜１０６の開口
部において第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４と直接に接続して
いる。
を構成する第２のチタニウム膜１０５及び第２の窒化チ
タン膜１０６におけるヴィアコンタクトＢの下側の領域
には、ヴィアコンタクトＢの平面形状よりも小さい開口
部が形成されており、ヴィアコンタクトＢは、第２のチ
タニウム膜１０５及び第２の窒化チタン膜１０６の開口
部において第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４と直接に接続して
いる。
【００４５】また、第１及び第２の密着層１０９、１１
０は、側壁部の下端から内側に張り出している張り出し
部を有し、該張り出し部と第２の窒化チタン膜１０６に
おける開口部の周辺領域とが接続している。
０は、側壁部の下端から内側に張り出している張り出し
部を有し、該張り出し部と第２の窒化チタン膜１０６に
おける開口部の周辺領域とが接続している。
【００４６】以下、第１の実施形態に係る多層配線構造
の製造方法について、図２（ａ）〜（ｃ）を参照しなが
ら説明する。
の製造方法について、図２（ａ）〜（ｃ）を参照しなが
ら説明する。
【００４７】まず、図２（ａ）に示すように、複数の機
能素子が形成された半導体基板１００の上に絶縁膜１０
１を形成した後、絶縁膜１０１の上に、スパッタ法によ
り順次堆積された、例えば４０ｎｍの膜厚を持つ第１の
チタニウム膜１０２、例えば２０ｎｍの膜厚を持つ第１
の窒化チタン膜１０３、アルミニウムに０．５〜２．０
ｗｔ％の銅が含まれ例えば４５０ｎｍの膜厚を持つ第１
のＡｌ−Ｃｕ膜１０４、例えば５ｎｍの膜厚を持つ第２
のチタニウム膜１０５、及び例えば３０ｎｍの膜厚を持
ち反射防止膜となる第２の窒化チタン膜１０６から構成
される第１の積層膜を堆積する。尚、第２のチタニウム
膜１０５は、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４と第２の窒化チ
タン膜１０６とのコンタクト抵抗を低減するために形成
されており、後の熱処理工程においてその一部が第１の
Ａｌ−Ｃｕ膜１０４と反応してアルミニウムとチタニウ
ムとの合金層を形成する。次に、第１の積層膜に対して
フォトリソグラフィ及びドライエッチングを行なって第
１の積層膜をパターニングした後、例えば４００℃の温
度下における１０分間の熱処理を行なって、パターニン
グされた第１の積層膜からなる下層配線Ａを形成する。
能素子が形成された半導体基板１００の上に絶縁膜１０
１を形成した後、絶縁膜１０１の上に、スパッタ法によ
り順次堆積された、例えば４０ｎｍの膜厚を持つ第１の
チタニウム膜１０２、例えば２０ｎｍの膜厚を持つ第１
の窒化チタン膜１０３、アルミニウムに０．５〜２．０
ｗｔ％の銅が含まれ例えば４５０ｎｍの膜厚を持つ第１
のＡｌ−Ｃｕ膜１０４、例えば５ｎｍの膜厚を持つ第２
のチタニウム膜１０５、及び例えば３０ｎｍの膜厚を持
ち反射防止膜となる第２の窒化チタン膜１０６から構成
される第１の積層膜を堆積する。尚、第２のチタニウム
膜１０５は、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４と第２の窒化チ
タン膜１０６とのコンタクト抵抗を低減するために形成
されており、後の熱処理工程においてその一部が第１の
Ａｌ−Ｃｕ膜１０４と反応してアルミニウムとチタニウ
ムとの合金層を形成する。次に、第１の積層膜に対して
フォトリソグラフィ及びドライエッチングを行なって第
１の積層膜をパターニングした後、例えば４００℃の温
度下における１０分間の熱処理を行なって、パターニン
グされた第１の積層膜からなる下層配線Ａを形成する。
【００４８】次に、プラズマＣＶＤ法により、下層配線
Ａの上を含む絶縁膜１０１の上にシリコン酸化膜を成膜
した後、該シリコン酸化膜をＣＭＰ法により平坦化して
層間絶縁膜１０７を形成する。次に、層間絶縁膜１０７
の上にレジストパターンを形成した後、該レジストパタ
ーンをマスクとしてドライエッチングを行なって、層間
絶縁膜１０７にヴィアホール１０８を形成する。次に、
レジストパターンを酸素プラズマにより除去した後、ド
ライエッチング工程においてヴィアホール１０８の側壁
部及び底部に付着したポリマーを除去するための洗浄を
行なう。この洗浄工程において、第２の窒化チタン膜１
０６及び第２のチタニウム膜１０５を除去するが、第２
の窒化チタン膜１０６及び第２のチタニウム膜１０５が
残存しても差し支えない。
Ａの上を含む絶縁膜１０１の上にシリコン酸化膜を成膜
した後、該シリコン酸化膜をＣＭＰ法により平坦化して
層間絶縁膜１０７を形成する。次に、層間絶縁膜１０７
の上にレジストパターンを形成した後、該レジストパタ
ーンをマスクとしてドライエッチングを行なって、層間
絶縁膜１０７にヴィアホール１０８を形成する。次に、
レジストパターンを酸素プラズマにより除去した後、ド
ライエッチング工程においてヴィアホール１０８の側壁
部及び底部に付着したポリマーを除去するための洗浄を
行なう。この洗浄工程において、第２の窒化チタン膜１
０６及び第２のチタニウム膜１０５を除去するが、第２
の窒化チタン膜１０６及び第２のチタニウム膜１０５が
残存しても差し支えない。
【００４９】次に、層間絶縁膜１０７に対してフッ化ア
ンモニウム等のエッチング液を用いるウェットエッチン
グを行なって、層間絶縁膜１０７におけるヴィアホール
１０８の側壁部を３０ｎｍ程度除去することにより、図
２（ｂ）に示すように、ヴィアホール１０８の平面形状
を拡大すると共に、第２の窒化チタン膜１０６における
開口部の周辺領域をヴィアホール１０８に露出させる。
ンモニウム等のエッチング液を用いるウェットエッチン
グを行なって、層間絶縁膜１０７におけるヴィアホール
１０８の側壁部を３０ｎｍ程度除去することにより、図
２（ｂ）に示すように、ヴィアホール１０８の平面形状
を拡大すると共に、第２の窒化チタン膜１０６における
開口部の周辺領域をヴィアホール１０８に露出させる。
【００５０】尚、エッチング液としては、フッ化アンモ
ニウムに限られず、層間絶縁膜１０７に対するエッチン
グレートが第２の窒化チタン膜１０６、第２のチタニウ
ム膜１０５及び第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４に対するエッ
チングレートよりも大きいものを用いることができると
共に、ウェットエッチングに代えて、等方性のドライエ
ッチングを行なってもよい。
ニウムに限られず、層間絶縁膜１０７に対するエッチン
グレートが第２の窒化チタン膜１０６、第２のチタニウ
ム膜１０５及び第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４に対するエッ
チングレートよりも大きいものを用いることができると
共に、ウェットエッチングに代えて、等方性のドライエ
ッチングを行なってもよい。
【００５１】また、ヴィアホール１０８の側壁部及び底
部に付着したポリマーを除去するための洗浄工程と、層
間絶縁膜１０７に対するエッチング工程とを同一の工程
で行なってもよい。
部に付着したポリマーを除去するための洗浄工程と、層
間絶縁膜１０７に対するエッチング工程とを同一の工程
で行なってもよい。
【００５２】次に、アルゴンプラズマを用いる逆スパッ
タ法により、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４の表面における
ヴィアホール１０８に露出する領域に形成されている自
然酸化膜を除去した後、ヴィアホール１０８の内部を含
む層間絶縁膜１０７の上に全面に亘って、例えばスパッ
タ法により、第１の密着層となるチタニウム膜及び第２
の密着層となる窒化チタン膜を堆積した後、例えばＣＶ
Ｄ法により、タングステン膜を堆積する。第２の窒化チ
タン膜２０６における開口部の周辺領域がヴィアホール
１０８に露出しているため、チタニウム膜及び窒化チタ
ン膜には、側壁部の下端から内側に張り出す張り出し部
が形成される。
タ法により、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４の表面における
ヴィアホール１０８に露出する領域に形成されている自
然酸化膜を除去した後、ヴィアホール１０８の内部を含
む層間絶縁膜１０７の上に全面に亘って、例えばスパッ
タ法により、第１の密着層となるチタニウム膜及び第２
の密着層となる窒化チタン膜を堆積した後、例えばＣＶ
Ｄ法により、タングステン膜を堆積する。第２の窒化チ
タン膜２０６における開口部の周辺領域がヴィアホール
１０８に露出しているため、チタニウム膜及び窒化チタ
ン膜には、側壁部の下端から内側に張り出す張り出し部
が形成される。
【００５３】次に、チタニウム膜、窒化チタン膜及びタ
ングステン膜における層間絶縁膜１０７の上に露出して
いる部分を例えばＣＭＰ法により除去して、チタニウム
膜からなる第１の密着層１０９、窒化チタン膜からなる
第２の密着層１１０及びタングステン膜からなるタング
ステンプラグ１１１から構成されるヴィアコンタクトＢ
を形成する。
ングステン膜における層間絶縁膜１０７の上に露出して
いる部分を例えばＣＭＰ法により除去して、チタニウム
膜からなる第１の密着層１０９、窒化チタン膜からなる
第２の密着層１１０及びタングステン膜からなるタング
ステンプラグ１１１から構成されるヴィアコンタクトＢ
を形成する。
【００５４】ところで、拡大されたヴィアホール１０８
の径が０．３μｍで、深さが０．７μｍであれば、コリ
メーション法（コリメートスパッタリング法）（コリメ
ータアスペクト比：１．５）により２０ｎｍの膜厚を有
するチタニウム膜を堆積した後、１００ｎｍの膜厚を有
する窒化チタン膜及び３００ｎｍの膜厚を有するタング
ステン膜を堆積すると、ヴィアホール１０８の底部にお
いて１０ｎｍ程度の膜厚を有するチタニウム膜が成膜さ
れるので、該チタニウム膜（第１の密着層１０９）は、
第２の窒化チタン膜１０６及び第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０
４と安定してコンタクトがとれる。
の径が０．３μｍで、深さが０．７μｍであれば、コリ
メーション法（コリメートスパッタリング法）（コリメ
ータアスペクト比：１．５）により２０ｎｍの膜厚を有
するチタニウム膜を堆積した後、１００ｎｍの膜厚を有
する窒化チタン膜及び３００ｎｍの膜厚を有するタング
ステン膜を堆積すると、ヴィアホール１０８の底部にお
いて１０ｎｍ程度の膜厚を有するチタニウム膜が成膜さ
れるので、該チタニウム膜（第１の密着層１０９）は、
第２の窒化チタン膜１０６及び第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０
４と安定してコンタクトがとれる。
【００５５】次に、アルゴンプラズマを用いる逆スパッ
タ法により、タングステンプラグ１１１の表面に形成さ
れている自然酸化膜を除去した後、スパッタ法により、
層間絶縁膜１０７の上に、例えば４０ｎｍの膜厚を持つ
第３のチタニウム膜１１２、例えば２０ｎｍの膜厚を持
つ第３の窒化チタン膜１１３、アルミニウムに０．５〜
２．０ｗｔ％の銅が含まれ例えば４５０ｎｍの膜厚を持
つ第２のＡｌ−Ｃｕ膜１１４、例えば５ｎｍの膜厚を持
つ第４のチタニウム膜１１５、及び例えば３０ｎｍの膜
厚を持ち反射防止膜となる第４の窒化チタン膜１１６か
ら構成される第２の積層膜を堆積する。次に、第２の積
層膜に対してフォトリソグラフィ及びドライエッチング
を行なって該第２の積層膜をパターニングした後、例え
ば４００℃の温度下における１０分間の熱処理を行なっ
て、第２の積層膜からなる上層配線Ｃを形成する。
タ法により、タングステンプラグ１１１の表面に形成さ
れている自然酸化膜を除去した後、スパッタ法により、
層間絶縁膜１０７の上に、例えば４０ｎｍの膜厚を持つ
第３のチタニウム膜１１２、例えば２０ｎｍの膜厚を持
つ第３の窒化チタン膜１１３、アルミニウムに０．５〜
２．０ｗｔ％の銅が含まれ例えば４５０ｎｍの膜厚を持
つ第２のＡｌ−Ｃｕ膜１１４、例えば５ｎｍの膜厚を持
つ第４のチタニウム膜１１５、及び例えば３０ｎｍの膜
厚を持ち反射防止膜となる第４の窒化チタン膜１１６か
ら構成される第２の積層膜を堆積する。次に、第２の積
層膜に対してフォトリソグラフィ及びドライエッチング
を行なって該第２の積層膜をパターニングした後、例え
ば４００℃の温度下における１０分間の熱処理を行なっ
て、第２の積層膜からなる上層配線Ｃを形成する。
【００５６】第１の実施形態によると、層間絶縁膜１０
７におけるヴィアホール１０８の側壁部に対してエッチ
ングを行なって、ヴィアホール１０８の平面形状を拡大
するため、第２の窒化チタン膜１０６における開口部の
周辺領域をヴィアホール１０８の底部に確実に露出させ
ることができると共に、第２の窒化チタン膜１０６の表
面に形成される自然酸化膜及びポリマーを洗浄液又はア
ルゴンプラズマにより確実に除去することができる。
７におけるヴィアホール１０８の側壁部に対してエッチ
ングを行なって、ヴィアホール１０８の平面形状を拡大
するため、第２の窒化チタン膜１０６における開口部の
周辺領域をヴィアホール１０８の底部に確実に露出させ
ることができると共に、第２の窒化チタン膜１０６の表
面に形成される自然酸化膜及びポリマーを洗浄液又はア
ルゴンプラズマにより確実に除去することができる。
【００５７】また、第１及び第２の密着層１０９、１１
０におけるヴィアホール１０８の底部のカバレージは、
ヴィアホール１０８の側壁部のカバレージに比べて十分
に良いので、第１及び第２の密着層１０９、１１０と第
１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４との安定したコンタクト、及び
第１及び第２の密着層１０９、１１０と第２の窒化チタ
ン膜１０６との安定したコンタクトを実現できる。
０におけるヴィアホール１０８の底部のカバレージは、
ヴィアホール１０８の側壁部のカバレージに比べて十分
に良いので、第１及び第２の密着層１０９、１１０と第
１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４との安定したコンタクト、及び
第１及び第２の密着層１０９、１１０と第２の窒化チタ
ン膜１０６との安定したコンタクトを実現できる。
【００５８】また、第１及び第２の密着層１０９、１１
０の張り出し部と、第２の窒化チタン膜１０６における
開口部の周辺領域とが接続しているため、図１０（ｂ）
で示した第１の従来例のように第１の窒化チタン膜１４
における開口部の側壁と接続する場合に比べて、接触面
積が大きく増加するので、コンタクト抵抗の低減を図る
ことができる。
０の張り出し部と、第２の窒化チタン膜１０６における
開口部の周辺領域とが接続しているため、図１０（ｂ）
で示した第１の従来例のように第１の窒化チタン膜１４
における開口部の側壁と接続する場合に比べて、接触面
積が大きく増加するので、コンタクト抵抗の低減を図る
ことができる。
【００５９】図３は、第１の実施形態に係る多層配線構
造において、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４におけるヴィア
コンタクトＢの下側の領域にエレクトロマイグレーショ
ンによるボイド１２０が形成された状態を示している。
第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４におけるヴィアコンタクトＢ
の下側の領域がエレクトロマイグレーションによって無
くなっても、第１の高融点金属膜である第２の窒化チタ
ン膜１０６はエレクトロマイグレーション耐性が非常に
高いので、ヴィアコンタクトＢと下層配線Ａとの接続が
確保され断線は起こらない。つまり、タングステンプラ
グ１１１から第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４に向かう電流
は、第１の密着層１０９から第２の窒化チタン膜１０６
及び第２のチタニウム膜１０５（アルミニウムとチタニ
ウムとの合金層を含む）を経由して第１のＡｌ−Ｃｕ膜
１０４に流れるので、コンタクト抵抗は上昇するが断線
は起こらない。従って、第１の実施形態に係る多層配線
構造はエレクトロマイグレーション耐性が向上する。
造において、第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４におけるヴィア
コンタクトＢの下側の領域にエレクトロマイグレーショ
ンによるボイド１２０が形成された状態を示している。
第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４におけるヴィアコンタクトＢ
の下側の領域がエレクトロマイグレーションによって無
くなっても、第１の高融点金属膜である第２の窒化チタ
ン膜１０６はエレクトロマイグレーション耐性が非常に
高いので、ヴィアコンタクトＢと下層配線Ａとの接続が
確保され断線は起こらない。つまり、タングステンプラ
グ１１１から第１のＡｌ−Ｃｕ膜１０４に向かう電流
は、第１の密着層１０９から第２の窒化チタン膜１０６
及び第２のチタニウム膜１０５（アルミニウムとチタニ
ウムとの合金層を含む）を経由して第１のＡｌ−Ｃｕ膜
１０４に流れるので、コンタクト抵抗は上昇するが断線
は起こらない。従って、第１の実施形態に係る多層配線
構造はエレクトロマイグレーション耐性が向上する。
【００６０】さらに、第１及び第２の密着層１０９、１
１０の張り出し部と、第２の窒化チタン膜１０６におけ
る開口部の周辺領域とが接続しているため、第２の窒化
チタン膜１０６の膜厚を大きくする必要がないので、下
層配線Ａに対する加工の困難性及び下層配線Ａにおける
配線間容量の増大を抑制することができる。
１０の張り出し部と、第２の窒化チタン膜１０６におけ
る開口部の周辺領域とが接続しているため、第２の窒化
チタン膜１０６の膜厚を大きくする必要がないので、下
層配線Ａに対する加工の困難性及び下層配線Ａにおける
配線間容量の増大を抑制することができる。
【００６１】（第２の実施形態）以下、第２の実施形態
に係る多層配線構造及びその製造方法について、図４
（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
に係る多層配線構造及びその製造方法について、図４
（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００６２】図４（ａ）に示すように、第１の実施形態
と同様にして、半導体基板２００の上に形成された絶縁
膜２０１の上に、第１のチタニウム膜２０２、第１の窒
化チタン膜２０３、第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４、第２の
チタニウム膜２０５及び第２の窒化チタン膜２０６を順
次積層した後、該積層膜に対してパターニングを行なっ
て下層配線Ａを形成する。尚、第２の実施形態において
は、第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４が第１の金属膜を構成
し、第２の窒化チタン膜２０６が第１の高融点金属膜を
構成する。
と同様にして、半導体基板２００の上に形成された絶縁
膜２０１の上に、第１のチタニウム膜２０２、第１の窒
化チタン膜２０３、第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４、第２の
チタニウム膜２０５及び第２の窒化チタン膜２０６を順
次積層した後、該積層膜に対してパターニングを行なっ
て下層配線Ａを形成する。尚、第２の実施形態において
は、第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４が第１の金属膜を構成
し、第２の窒化チタン膜２０６が第１の高融点金属膜を
構成する。
【００６３】次に、下層配線Ａの上を含む絶縁膜２０１
の上に層間絶縁膜２０７を堆積した後、該層間絶縁膜２
０７を平坦化する。
の上に層間絶縁膜２０７を堆積した後、該層間絶縁膜２
０７を平坦化する。
【００６４】次に、層間絶縁膜２０７の上にレジストパ
ターン２０８を形成した後、該レジストパターン２０８
をマスクとして、層間絶縁膜２０７、第２の窒化チタン
膜２０６及び第２のチタニウム膜２０５に対してドライ
エッチングを行なってヴィアホール２０９を形成する。
このドライエッチングは、第２の窒化チタン膜２０６及
び第２のチタニウム膜２０５に対するエッチングレート
が層間絶縁膜２０７に対するエッチングレートよりも小
さいエッチング条件、例えばＣ5Ｆ8＋ＣＨＦ3＋Ａｒの
ガス系を用いるエッチング条件で行なう。このような条
件でドライエッチングを行なうと、層間絶縁膜２０７に
おけるヴィアホール２０９の側壁部にポリマー２１０が
付着するが、層間絶縁膜２０７に対するエッチング時
（図４（ａ）に示す）よりも、第２の窒化チタン膜２０
６及び第２のチタニウム膜２０５に対するエッチング時
（図４（ｂ）に示す）の方が付着するポリマー２１０の
量が多くなり、横方向へのエッチングが抑制される。こ
のため、図４（ｂ）に示すように、第２の窒化チタン膜
２０６及び第２のチタニウム膜２０５に開口部が形成さ
れて第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４が露出すると共に、第２
の窒化チタン膜２０６における開口部の周辺領域は開口
部に向かって膜厚が小さくなるテーパ形状になる。従っ
て、第２の窒化チタン膜２０６における開口部の周辺領
域にテーパ形状を自己整合的に形成することができる。
ターン２０８を形成した後、該レジストパターン２０８
をマスクとして、層間絶縁膜２０７、第２の窒化チタン
膜２０６及び第２のチタニウム膜２０５に対してドライ
エッチングを行なってヴィアホール２０９を形成する。
このドライエッチングは、第２の窒化チタン膜２０６及
び第２のチタニウム膜２０５に対するエッチングレート
が層間絶縁膜２０７に対するエッチングレートよりも小
さいエッチング条件、例えばＣ5Ｆ8＋ＣＨＦ3＋Ａｒの
ガス系を用いるエッチング条件で行なう。このような条
件でドライエッチングを行なうと、層間絶縁膜２０７に
おけるヴィアホール２０９の側壁部にポリマー２１０が
付着するが、層間絶縁膜２０７に対するエッチング時
（図４（ａ）に示す）よりも、第２の窒化チタン膜２０
６及び第２のチタニウム膜２０５に対するエッチング時
（図４（ｂ）に示す）の方が付着するポリマー２１０の
量が多くなり、横方向へのエッチングが抑制される。こ
のため、図４（ｂ）に示すように、第２の窒化チタン膜
２０６及び第２のチタニウム膜２０５に開口部が形成さ
れて第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４が露出すると共に、第２
の窒化チタン膜２０６における開口部の周辺領域は開口
部に向かって膜厚が小さくなるテーパ形状になる。従っ
て、第２の窒化チタン膜２０６における開口部の周辺領
域にテーパ形状を自己整合的に形成することができる。
【００６５】次に、レジストパターン２０８を酸素プラ
ズマを用いるアッシングにより除去した後、ヴィアホー
ル２０９の側壁面に付着しているポリマー２１０を洗浄
により除去し、その後、アルゴンプラズマを用いる逆ス
パッタ法により、第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４の表面に形
成されている自然酸化膜を除去する。
ズマを用いるアッシングにより除去した後、ヴィアホー
ル２０９の側壁面に付着しているポリマー２１０を洗浄
により除去し、その後、アルゴンプラズマを用いる逆ス
パッタ法により、第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４の表面に形
成されている自然酸化膜を除去する。
【００６６】次に、図４（ｃ）に示すように、ヴィアホ
ール２０９の内部を含む層間絶縁膜２０７の上に全面に
亘って、例えばスパッタ法により、第１の密着層となる
チタニウム膜及び第２の密着層となる窒化チタン膜を堆
積した後、例えばＣＶＤ法により、タングステン膜を堆
積する。第２の窒化チタン膜２０６における開口部の周
辺領域がテーパ形状になっているため、チタニウム膜及
び窒化チタン膜には、側壁部の下端から内側に張り出す
張り出し部が形成される。尚、第２の実施形態において
は、タングステン膜が第２の金属膜を構成し、チタニウ
ム膜及び窒化チタン膜が第２の高融点金属膜を構成して
いるが、第２の高融点金属膜は１層でもよい。
ール２０９の内部を含む層間絶縁膜２０７の上に全面に
亘って、例えばスパッタ法により、第１の密着層となる
チタニウム膜及び第２の密着層となる窒化チタン膜を堆
積した後、例えばＣＶＤ法により、タングステン膜を堆
積する。第２の窒化チタン膜２０６における開口部の周
辺領域がテーパ形状になっているため、チタニウム膜及
び窒化チタン膜には、側壁部の下端から内側に張り出す
張り出し部が形成される。尚、第２の実施形態において
は、タングステン膜が第２の金属膜を構成し、チタニウ
ム膜及び窒化チタン膜が第２の高融点金属膜を構成して
いるが、第２の高融点金属膜は１層でもよい。
【００６７】次に、チタニウム膜、窒化チタン膜及びタ
ングステン膜における層間絶縁膜２０７の上に露出して
いる部分を例えばＣＭＰ法により除去して、チタニウム
膜からなる第１の密着層２１１、窒化チタン膜からなる
第２の密着層２１２及びタングステン膜からなるタング
ステンプラグ２１３から構成されるヴィアコンタクトＢ
を形成する。
ングステン膜における層間絶縁膜２０７の上に露出して
いる部分を例えばＣＭＰ法により除去して、チタニウム
膜からなる第１の密着層２１１、窒化チタン膜からなる
第２の密着層２１２及びタングステン膜からなるタング
ステンプラグ２１３から構成されるヴィアコンタクトＢ
を形成する。
【００６８】ところで、ヴィアホール２０９の径が０．
３μｍで、深さが０．７μｍであれば、コリメーション
法（コリメートスパッタリング法）（コリメータアスペ
クト比：１．５）により２０ｎｍの膜厚を有するチタニ
ウム膜を堆積した後、１００ｎｍの膜厚を有する窒化チ
タン膜及び３００ｎｍの膜厚を有するタングステン膜を
堆積すると、ヴィアホール２０９の底部において１０ｎ
ｍ程度の膜厚を有するチタニウム膜が成膜されるので、
該チタニウム膜（第１の密着層２１１）は、第２の窒化
チタン膜２０６及び第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４と安定し
てコンタクトがとれる。
３μｍで、深さが０．７μｍであれば、コリメーション
法（コリメートスパッタリング法）（コリメータアスペ
クト比：１．５）により２０ｎｍの膜厚を有するチタニ
ウム膜を堆積した後、１００ｎｍの膜厚を有する窒化チ
タン膜及び３００ｎｍの膜厚を有するタングステン膜を
堆積すると、ヴィアホール２０９の底部において１０ｎ
ｍ程度の膜厚を有するチタニウム膜が成膜されるので、
該チタニウム膜（第１の密着層２１１）は、第２の窒化
チタン膜２０６及び第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４と安定し
てコンタクトがとれる。
【００６９】次に、第１の実施形態と同様にして、層間
絶縁膜２０７の上に、第３のチタニウム膜、第３の窒化
チタン膜、第２のＡｌ−Ｃｕ膜、第４のチタニウム膜及
び反射防止膜となる第４の窒化チタン膜から構成される
第２の積層膜を堆積した後、該第２の積層膜をパターニ
ングして、第２の積層膜からなる上層配線Ｃを形成す
る。
絶縁膜２０７の上に、第３のチタニウム膜、第３の窒化
チタン膜、第２のＡｌ−Ｃｕ膜、第４のチタニウム膜及
び反射防止膜となる第４の窒化チタン膜から構成される
第２の積層膜を堆積した後、該第２の積層膜をパターニ
ングして、第２の積層膜からなる上層配線Ｃを形成す
る。
【００７０】第２の実施形態によると、ヴィアホール２
０９の底部に第２の窒化チタン膜２０６を確実に露出さ
せることができると共に、第２の窒化チタン膜２０６の
表面に形成される自然酸化膜及びポリマーを洗浄液又は
アルゴンプラズマにより確実に除去することができる。
０９の底部に第２の窒化チタン膜２０６を確実に露出さ
せることができると共に、第２の窒化チタン膜２０６の
表面に形成される自然酸化膜及びポリマーを洗浄液又は
アルゴンプラズマにより確実に除去することができる。
【００７１】また、第１及び第２の密着層２１１、２１
２におけるヴィアホール２０９の底部のカバレージは、
ヴィアホール２０９の側壁部のカバレージに比べて十分
に良いので、第１及び第２の密着層２１１、２１２と第
１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４との安定したコンタクト、及び
第１及び第２の密着層２１１、２１２と第２の窒化チタ
ン膜２０６との安定したコンタクトを実現できる。
２におけるヴィアホール２０９の底部のカバレージは、
ヴィアホール２０９の側壁部のカバレージに比べて十分
に良いので、第１及び第２の密着層２１１、２１２と第
１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４との安定したコンタクト、及び
第１及び第２の密着層２１１、２１２と第２の窒化チタ
ン膜２０６との安定したコンタクトを実現できる。
【００７２】また、第１及び第２の密着層２１１、２１
２のテーパ状の張り出し部と、第２の窒化チタン膜２０
６における開口部の周辺領域とが接続しているため、図
１０（ｂ）で示した第１の従来例のように第１の窒化チ
タン膜１４における開口部の側壁と接続する場合に比べ
て、接触面積が大きく増加するので、コンタクト抵抗の
低減を図ることができる。
２のテーパ状の張り出し部と、第２の窒化チタン膜２０
６における開口部の周辺領域とが接続しているため、図
１０（ｂ）で示した第１の従来例のように第１の窒化チ
タン膜１４における開口部の側壁と接続する場合に比べ
て、接触面積が大きく増加するので、コンタクト抵抗の
低減を図ることができる。
【００７３】また、第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０４における
ヴィアコンタクトの下側の領域がエレクトロマイグレー
ションによって無くなっても、第１の高融点金属膜であ
る第２の窒化チタン膜２０６はエレクトロマイグレーシ
ョン耐性が非常に高いので、ヴィアコンタクトＢと下層
配線Ａとの接続が確保され断線は起こらない。つまり、
タングステンプラグ２１３から第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０
４に向かう電流は、第１の密着層２１１から第２の窒化
チタン膜２０６及び第２のチタニウム膜２０５（アルミ
ニウムとチタニウムとの合金層を含む）を経由して第１
のＡｌ−Ｃｕ膜２０４に流れるので、コンタクト抵抗は
上昇するが断線は起こらない。従って、第２の実施形態
に係る多層配線構造はエレクトロマイグレーション耐性
が向上する。
ヴィアコンタクトの下側の領域がエレクトロマイグレー
ションによって無くなっても、第１の高融点金属膜であ
る第２の窒化チタン膜２０６はエレクトロマイグレーシ
ョン耐性が非常に高いので、ヴィアコンタクトＢと下層
配線Ａとの接続が確保され断線は起こらない。つまり、
タングステンプラグ２１３から第１のＡｌ−Ｃｕ膜２０
４に向かう電流は、第１の密着層２１１から第２の窒化
チタン膜２０６及び第２のチタニウム膜２０５（アルミ
ニウムとチタニウムとの合金層を含む）を経由して第１
のＡｌ−Ｃｕ膜２０４に流れるので、コンタクト抵抗は
上昇するが断線は起こらない。従って、第２の実施形態
に係る多層配線構造はエレクトロマイグレーション耐性
が向上する。
【００７４】さらに、第２の窒化チタン膜２０６の膜厚
を大きくする必要がないので、下層配線Ａに対する加工
の困難性及び下層配線Ａにおける配線間容量の増大を抑
制することができる。
を大きくする必要がないので、下層配線Ａに対する加工
の困難性及び下層配線Ａにおける配線間容量の増大を抑
制することができる。
【００７５】（第３の実施形態）以下、第３の実施形態
に係る多層配線構造について、図５を参照しながら説明
する。
に係る多層配線構造について、図５を参照しながら説明
する。
【００７６】図５に示すように、複数の機能素子が形成
された半導体基板３００の上には第１の絶縁膜３０１及
び第２の絶縁膜３０２が形成され、第２の絶縁膜３０２
には埋め込み型の下層配線Ａが形成されており、該下層
配線Ａは、バリア膜となる第１の窒化タンタル膜３０３
と、第１の銅膜３０４とから構成されている。下層配線
Ａ及び第２の絶縁膜３０２の上には、銅の拡散防止膜と
なる第１の窒化シリコン膜（ＳｉＮx ）３０５を介して
層間絶縁膜３０６が形成され、該層間絶縁膜３０６には
デュアルダマシン構造を持つヴィアコンタクトＢ及び上
層配線Ｃが形成されており、ヴィアコンタクトＢ及び上
層配線Ｃは、バリア膜となる第２の窒化タンタル膜３０
７と、第２の銅膜３０８とから構成されている。また、
上層配線Ｃ及び層間絶縁膜３０６の上には、銅の拡散防
止膜となる第２の窒化シリコン膜３０９が形成されてい
る。
された半導体基板３００の上には第１の絶縁膜３０１及
び第２の絶縁膜３０２が形成され、第２の絶縁膜３０２
には埋め込み型の下層配線Ａが形成されており、該下層
配線Ａは、バリア膜となる第１の窒化タンタル膜３０３
と、第１の銅膜３０４とから構成されている。下層配線
Ａ及び第２の絶縁膜３０２の上には、銅の拡散防止膜と
なる第１の窒化シリコン膜（ＳｉＮx ）３０５を介して
層間絶縁膜３０６が形成され、該層間絶縁膜３０６には
デュアルダマシン構造を持つヴィアコンタクトＢ及び上
層配線Ｃが形成されており、ヴィアコンタクトＢ及び上
層配線Ｃは、バリア膜となる第２の窒化タンタル膜３０
７と、第２の銅膜３０８とから構成されている。また、
上層配線Ｃ及び層間絶縁膜３０６の上には、銅の拡散防
止膜となる第２の窒化シリコン膜３０９が形成されてい
る。
【００７７】第３の実施形態の特徴として、ヴィアコン
タクトＢは下層配線Ａの側方に突出しており、ヴィアコ
ンタクトＢの突出部における第２の窒化タンタル膜３０
７と、下層配線Ａを構成する第１の窒化タンタル膜３０
３の側面とは接続している。
タクトＢは下層配線Ａの側方に突出しており、ヴィアコ
ンタクトＢの突出部における第２の窒化タンタル膜３０
７と、下層配線Ａを構成する第１の窒化タンタル膜３０
３の側面とは接続している。
【００７８】以下、第３の実施形態に係る多層配線構造
の製造方法について、図６（ａ）、（ｂ）及び図７を参
照しながら説明する。
の製造方法について、図６（ａ）、（ｂ）及び図７を参
照しながら説明する。
【００７９】まず、図６（ａ）に示すように、複数の機
能素子が形成された半導体基板３００の上に第１の絶縁
膜３０１及び第２の絶縁膜３０２を順次形成した後、フ
ォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、第２の
絶縁膜３０２に配線溝を形成する。次に、配線溝の内部
を含む第２の絶縁膜３０２の上に全面に亘って、ＣＶＤ
法によりバリア膜となる第１の窒化タンタル膜３０３を
成膜した後、スパッタ法により銅膜からなるシード層
（図示は省略している）を成膜する。シード層は、表面
モフォロジーを良くするために、室温以下の温度で成膜
すると共に配線溝の底部及び側壁部において連続膜とな
るように成膜する。例えば、配線溝の幅が０．２μｍ
で、深さが０．３μｍである場合、平坦部における膜厚
が、第１の窒化タンタル膜３０３で１０ｎｍ程度、シー
ド層で１００ｎｍ程度に成膜すると、配線溝の側壁部に
おいてはそれぞれ５ｎｍ程度に成膜される。
能素子が形成された半導体基板３００の上に第１の絶縁
膜３０１及び第２の絶縁膜３０２を順次形成した後、フ
ォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、第２の
絶縁膜３０２に配線溝を形成する。次に、配線溝の内部
を含む第２の絶縁膜３０２の上に全面に亘って、ＣＶＤ
法によりバリア膜となる第１の窒化タンタル膜３０３を
成膜した後、スパッタ法により銅膜からなるシード層
（図示は省略している）を成膜する。シード層は、表面
モフォロジーを良くするために、室温以下の温度で成膜
すると共に配線溝の底部及び側壁部において連続膜とな
るように成膜する。例えば、配線溝の幅が０．２μｍ
で、深さが０．３μｍである場合、平坦部における膜厚
が、第１の窒化タンタル膜３０３で１０ｎｍ程度、シー
ド層で１００ｎｍ程度に成膜すると、配線溝の側壁部に
おいてはそれぞれ５ｎｍ程度に成膜される。
【００８０】次に、硫酸銅を用いる電解メッキ法によ
り、シード層の上に第１の銅膜３０４を成膜した後、不
活性ガス（例えばアルゴン（Ａｒ）ガス）、窒素
（Ｎ2 ）ガス、又は窒素ガスと水素ガスとの混合ガスの
雰囲気中における１００〜５００℃の温度下で３０分程
度の熱処理を行なって結晶成長させる。このようにする
と、銅膜からなるシード層と電解メッキ法により成膜し
た第１の銅膜３０４とが一体化されて連続膜となる。次
に、第１の窒化タンタル膜３０３及び第１の銅膜３０４
における第２の絶縁膜３０２の上に露出している部分を
除去すると、第１の窒化タンタル膜３０３及び第１の銅
膜３０４からなる下層配線Ａが形成される。
り、シード層の上に第１の銅膜３０４を成膜した後、不
活性ガス（例えばアルゴン（Ａｒ）ガス）、窒素
（Ｎ2 ）ガス、又は窒素ガスと水素ガスとの混合ガスの
雰囲気中における１００〜５００℃の温度下で３０分程
度の熱処理を行なって結晶成長させる。このようにする
と、銅膜からなるシード層と電解メッキ法により成膜し
た第１の銅膜３０４とが一体化されて連続膜となる。次
に、第１の窒化タンタル膜３０３及び第１の銅膜３０４
における第２の絶縁膜３０２の上に露出している部分を
除去すると、第１の窒化タンタル膜３０３及び第１の銅
膜３０４からなる下層配線Ａが形成される。
【００８１】次に、第１の銅膜３０４及び第２の絶縁膜
３０２の上に全面に亘って、プラズマＣＶＤ法により、
銅の拡散防止膜となる第１の窒化シリコン膜３０５を成
膜する。この場合、第１の銅膜３０４の表面部に形成さ
れている酸化銅の層を還元するため、第１の窒化シリコ
ン膜３０５を成膜する前に水素ガス又はアンモニアガス
を流しておくことが好ましい。
３０２の上に全面に亘って、プラズマＣＶＤ法により、
銅の拡散防止膜となる第１の窒化シリコン膜３０５を成
膜する。この場合、第１の銅膜３０４の表面部に形成さ
れている酸化銅の層を還元するため、第１の窒化シリコ
ン膜３０５を成膜する前に水素ガス又はアンモニアガス
を流しておくことが好ましい。
【００８２】次に、第１の窒化シリコン膜３０５の上
に、プラズマＣＶＤ法により、例えばＳｉＯ2 からなる
層間絶縁膜３０６を成膜した後、該層間絶縁膜３０６を
例えばＣＭＰ法により平坦化する。
に、プラズマＣＶＤ法により、例えばＳｉＯ2 からなる
層間絶縁膜３０６を成膜した後、該層間絶縁膜３０６を
例えばＣＭＰ法により平坦化する。
【００８３】次に、層間絶縁膜３０６の上に、配線溝形
成用の開口部を有する第１のレジストパターン（図示は
省略している）を形成した後、該第１のレジストパター
ンをマスクにして層間絶縁膜３０６に対してエッチング
を行なって配線溝３１０を形成する。次に、第１のレジ
ストパターンをアッシングにより除去した後、付着して
いるポリマーを洗浄により除去する。
成用の開口部を有する第１のレジストパターン（図示は
省略している）を形成した後、該第１のレジストパター
ンをマスクにして層間絶縁膜３０６に対してエッチング
を行なって配線溝３１０を形成する。次に、第１のレジ
ストパターンをアッシングにより除去した後、付着して
いるポリマーを洗浄により除去する。
【００８４】次に、層間絶縁膜３０６の上に、ヴィアホ
ール形成用の開口部を有する第２のレジストパターン３
１１を形成した後、該第２のレジストパターン３１１を
マスクにして層間絶縁膜３０６に対してドライエッチン
グを行なって、ヴィアホール３１２を形成する。この場
合、ヴィアホール３１２が下層配線Ａから部分的にずれ
るように、第２のレジストパターン３１１のヴィアホー
ル形成用開口部を下層配線Ａからずれるようにするか又
は大きくしておく。ドライエッチング工程としては、層
間絶縁膜３０６及び第２の絶縁膜３０２がＳｉＯ2 から
なる場合には、フッ素（Ｆ）系ガス例えばＣ2Ｆ6からな
るエッチングガスを用いて層間絶縁膜３０６をエッチン
グした後、塩素（Ｃｌ2 ）系のエッチングガスに切り替
えて第１の窒化シリコン膜３０５をエッチングし、その
後、フッ素系のエッチングガスに再び切り替えて第２の
絶縁膜３０２における下層配線Ａの側方部を部分的にエ
ッチングする。この場合、第１の窒化シリコン膜３０５
及び第２の絶縁膜３０２に対するエッチング工程におい
ては、第１の窒化タンタル膜３０３との選択性を有する
エッチング条件を用いることにより、エッチング中に露
出した第１の窒化タンタル膜３０３が余りエッチングさ
れないようにする。
ール形成用の開口部を有する第２のレジストパターン３
１１を形成した後、該第２のレジストパターン３１１を
マスクにして層間絶縁膜３０６に対してドライエッチン
グを行なって、ヴィアホール３１２を形成する。この場
合、ヴィアホール３１２が下層配線Ａから部分的にずれ
るように、第２のレジストパターン３１１のヴィアホー
ル形成用開口部を下層配線Ａからずれるようにするか又
は大きくしておく。ドライエッチング工程としては、層
間絶縁膜３０６及び第２の絶縁膜３０２がＳｉＯ2 から
なる場合には、フッ素（Ｆ）系ガス例えばＣ2Ｆ6からな
るエッチングガスを用いて層間絶縁膜３０６をエッチン
グした後、塩素（Ｃｌ2 ）系のエッチングガスに切り替
えて第１の窒化シリコン膜３０５をエッチングし、その
後、フッ素系のエッチングガスに再び切り替えて第２の
絶縁膜３０２における下層配線Ａの側方部を部分的にエ
ッチングする。この場合、第１の窒化シリコン膜３０５
及び第２の絶縁膜３０２に対するエッチング工程におい
ては、第１の窒化タンタル膜３０３との選択性を有する
エッチング条件を用いることにより、エッチング中に露
出した第１の窒化タンタル膜３０３が余りエッチングさ
れないようにする。
【００８５】次に、第２のレジストパターン３１１をア
ッシングにより除去した後、ヴィアホール３１２の底部
及び側壁部に付着しているポリマーを洗浄により除去
し、その後、アルゴンプラズマを用いる逆スパッタ法に
より、第１の銅膜３０４の表面に形成されている自然酸
化膜を除去する。
ッシングにより除去した後、ヴィアホール３１２の底部
及び側壁部に付着しているポリマーを洗浄により除去
し、その後、アルゴンプラズマを用いる逆スパッタ法に
より、第１の銅膜３０４の表面に形成されている自然酸
化膜を除去する。
【００８６】次に、図６（ｂ）に示すように、配線溝３
１０及びヴィアホール３１２の内部を含む層間絶縁膜３
０６の上に全面に亘って、ＣＶＤ法によりバリア膜とな
る第２の窒化タンタル膜３０７を成膜した後、スパッタ
法により銅膜からなるシード層３１３を成膜する。この
場合、第２の窒化タンタル膜３０７をＣＶＤ法により成
膜するため、コンフォーマルな膜が得られるので、下層
配線Ａを構成する第１の窒化タンタル膜３０３の側面に
おけるヴィアホール３１２に露出する部分においても十
分な膜厚を確保することができる。
１０及びヴィアホール３１２の内部を含む層間絶縁膜３
０６の上に全面に亘って、ＣＶＤ法によりバリア膜とな
る第２の窒化タンタル膜３０７を成膜した後、スパッタ
法により銅膜からなるシード層３１３を成膜する。この
場合、第２の窒化タンタル膜３０７をＣＶＤ法により成
膜するため、コンフォーマルな膜が得られるので、下層
配線Ａを構成する第１の窒化タンタル膜３０３の側面に
おけるヴィアホール３１２に露出する部分においても十
分な膜厚を確保することができる。
【００８７】次に、硫酸銅を用いる電解メッキ法によ
り、図７に示すように、シード層３１３の上に第２の銅
膜３０８を成膜した後、不活性ガス（例えばアルゴンガ
ス）、窒素ガス、又は窒素ガスと水素ガスとの混合ガス
の雰囲気中における１００〜５００℃の温度下で３０分
程度の熱処理を行なって結晶成長させて、シード層３１
３と第２の銅膜３０８とを一体化する。次に、第２の窒
化タンタル膜３０７及び第２の銅膜３０８における層間
絶縁膜３０６の上に露出している部分をＣＭＰ法により
除去して、第２の窒化タンタル膜３０７及び第２の銅膜
３０８からなるヴィアコンタクトＢ及び上層配線Ｃを形
成する。
り、図７に示すように、シード層３１３の上に第２の銅
膜３０８を成膜した後、不活性ガス（例えばアルゴンガ
ス）、窒素ガス、又は窒素ガスと水素ガスとの混合ガス
の雰囲気中における１００〜５００℃の温度下で３０分
程度の熱処理を行なって結晶成長させて、シード層３１
３と第２の銅膜３０８とを一体化する。次に、第２の窒
化タンタル膜３０７及び第２の銅膜３０８における層間
絶縁膜３０６の上に露出している部分をＣＭＰ法により
除去して、第２の窒化タンタル膜３０７及び第２の銅膜
３０８からなるヴィアコンタクトＢ及び上層配線Ｃを形
成する。
【００８８】次に、第２の銅膜３０８の表面部に形成さ
れている酸化銅の層を還元した後、第２の銅膜３０８及
び層間絶縁膜３０６の上に全面に亘って、プラズマＣＶ
Ｄ法により、銅の拡散防止膜となる第２の窒化シリコン
膜３０９を成膜する。
れている酸化銅の層を還元した後、第２の銅膜３０８及
び層間絶縁膜３０６の上に全面に亘って、プラズマＣＶ
Ｄ法により、銅の拡散防止膜となる第２の窒化シリコン
膜３０９を成膜する。
【００８９】第３の実施形態によると、ヴィアホール３
１２の底部における下層配線Ａの側方に第１の窒化タン
タル膜３０３を確実に露出させることができる。
１２の底部における下層配線Ａの側方に第１の窒化タン
タル膜３０３を確実に露出させることができる。
【００９０】また、第１の窒化タンタル膜３０３の上面
に加えて側面においても第２の窒化タンタル膜３０７と
接続しているため、つまり第１の窒化タンタル膜３０３
の上面の幅（膜厚）は５ｎｍ程度と非常に小さいが、第
１の窒化タンタル膜３０３の側面と第２の窒化タンタル
膜３０７とが接続しているため、接触面積が大きく増加
するので、コンタクト抵抗の低減を図ることができる。
に加えて側面においても第２の窒化タンタル膜３０７と
接続しているため、つまり第１の窒化タンタル膜３０３
の上面の幅（膜厚）は５ｎｍ程度と非常に小さいが、第
１の窒化タンタル膜３０３の側面と第２の窒化タンタル
膜３０７とが接続しているため、接触面積が大きく増加
するので、コンタクト抵抗の低減を図ることができる。
【００９１】また、図７に示すように、第１の銅膜３０
４におけるヴィアコンタクトＢの下側の領域にエレクト
ロマイグレーションによりボイド３２０が形成されて
も、高融点金属膜である第１の窒化タンタル膜３０３は
エレクトロマイグレーション耐性が非常に高いので、ヴ
ィアコンタクトＢと下層配線Ａとの接続が確保され断線
は起こらない。つまり、第２の銅膜３０８から第１の銅
膜３０４に向かう電流は、第２の窒化タンタル膜３０７
から第１の窒化タンタル膜３０３を経由して第１の銅膜
３０４に流れるので、コンタクト抵抗は上昇するが断線
は起こらない。従って、第３の実施形態に係る多層配線
構造はエレクトロマイグレーション耐性が向上する。
４におけるヴィアコンタクトＢの下側の領域にエレクト
ロマイグレーションによりボイド３２０が形成されて
も、高融点金属膜である第１の窒化タンタル膜３０３は
エレクトロマイグレーション耐性が非常に高いので、ヴ
ィアコンタクトＢと下層配線Ａとの接続が確保され断線
は起こらない。つまり、第２の銅膜３０８から第１の銅
膜３０４に向かう電流は、第２の窒化タンタル膜３０７
から第１の窒化タンタル膜３０３を経由して第１の銅膜
３０４に流れるので、コンタクト抵抗は上昇するが断線
は起こらない。従って、第３の実施形態に係る多層配線
構造はエレクトロマイグレーション耐性が向上する。
【００９２】さらに、下層配線Ａの上部にバリア膜を形
成する第１又は第２の実施形態に比べて、工程数を低減
できるので、効率良くエレクトロマイグレーション耐性
を向上させることができる。
成する第１又は第２の実施形態に比べて、工程数を低減
できるので、効率良くエレクトロマイグレーション耐性
を向上させることができる。
【００９３】（第４の実施形態）以下、第４の実施形態
に係る多層配線構造及びその製造方法について、図８
（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
に係る多層配線構造及びその製造方法について、図８
（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００９４】図８（ａ）に示すように、第３の実施形態
と同様にして、半導体基板４００の上に第１の絶縁膜４
０１及び第２の絶縁膜４０２を順次形成した後、第２の
絶縁膜４０２に配線溝を形成する。次に、配線溝の内部
を含む第２の絶縁膜４０２の上に全面に亘って、ＣＶＤ
法によりバリア膜となる第１の窒化タングステン（Ｗ
Ｎ）４０３を成膜した後、スパッタ法により銅膜からな
るシード層（図示は省略している）を成膜する。シード
層は、表面モフォロジーを良くするために、室温以下の
温度で成膜すると共に配線溝の底部及び側壁部において
連続膜となるように成膜する。例えば、配線溝の幅が
０．２μｍで、深さが０．３μｍである場合、平坦部に
おける膜厚が、第１の窒化タングステン膜４０３で３５
ｎｍ程度、シード層で１３０ｎｍ程度に成膜すると、配
線溝の側壁部においてはそれぞれ５ｎｍ程度に成膜され
る。
と同様にして、半導体基板４００の上に第１の絶縁膜４
０１及び第２の絶縁膜４０２を順次形成した後、第２の
絶縁膜４０２に配線溝を形成する。次に、配線溝の内部
を含む第２の絶縁膜４０２の上に全面に亘って、ＣＶＤ
法によりバリア膜となる第１の窒化タングステン（Ｗ
Ｎ）４０３を成膜した後、スパッタ法により銅膜からな
るシード層（図示は省略している）を成膜する。シード
層は、表面モフォロジーを良くするために、室温以下の
温度で成膜すると共に配線溝の底部及び側壁部において
連続膜となるように成膜する。例えば、配線溝の幅が
０．２μｍで、深さが０．３μｍである場合、平坦部に
おける膜厚が、第１の窒化タングステン膜４０３で３５
ｎｍ程度、シード層で１３０ｎｍ程度に成膜すると、配
線溝の側壁部においてはそれぞれ５ｎｍ程度に成膜され
る。
【００９５】次に、硫酸銅を用いる電解メッキ法によ
り、シード層の上に第１の銅膜４０４を成膜した後、不
活性ガス、窒素ガス、又は窒素ガスと水素ガスとの混合
ガスの雰囲気中における１００〜５００℃の温度下で３
０分程度の熱処理を行なって結晶成長させ、その後、第
１の窒化タングステン膜４０３及び第１の銅膜４０４に
おける第２の絶縁膜４０２の上に露出している部分を除
去すると、第１の窒化タングステン膜４０３及び第１の
銅膜４０４からなる下層配線Ａが形成される。
り、シード層の上に第１の銅膜４０４を成膜した後、不
活性ガス、窒素ガス、又は窒素ガスと水素ガスとの混合
ガスの雰囲気中における１００〜５００℃の温度下で３
０分程度の熱処理を行なって結晶成長させ、その後、第
１の窒化タングステン膜４０３及び第１の銅膜４０４に
おける第２の絶縁膜４０２の上に露出している部分を除
去すると、第１の窒化タングステン膜４０３及び第１の
銅膜４０４からなる下層配線Ａが形成される。
【００９６】次に、第１の銅膜４０４及び第２の絶縁膜
４０２の上に全面に亘って、プラズマＣＶＤ法により、
銅の拡散防止膜となる第１の窒化シリコン膜４０５を成
膜した後、該第１の窒化シリコン膜４０５の上に、プラ
ズマＣＶＤ法により、例えばＳｉＯ2 からなる層間絶縁
膜４０６を成膜し、その後、層間絶縁膜４０６を例えば
ＣＭＰ法により平坦化する。
４０２の上に全面に亘って、プラズマＣＶＤ法により、
銅の拡散防止膜となる第１の窒化シリコン膜４０５を成
膜した後、該第１の窒化シリコン膜４０５の上に、プラ
ズマＣＶＤ法により、例えばＳｉＯ2 からなる層間絶縁
膜４０６を成膜し、その後、層間絶縁膜４０６を例えば
ＣＭＰ法により平坦化する。
【００９７】次に、層間絶縁膜４０６の上に、配線溝形
成用の開口部を有する第１のレジストパターン４０７を
形成した後、該第１のレジストパターン４０７をマスク
にして層間絶縁膜４０６に対してドライエッチングを行
なってヴィアホール４０８を形成する。この場合、ヴィ
アホール４０８の壁面が、第１の窒化タングステン膜４
０３の内壁面と一致するか又は第１の窒化タングステン
膜４０３の壁部の上に位置するようにしておく。ドライ
エッチング工程としては、層間絶縁膜４０６がＳｉＯ2
からなる場合には、フッ素系ガス例えばＣ2Ｆ6からなる
エッチングガスを用いることにより、第１の窒化シリコ
ン膜４０５に対して選択性を持たせて、第１の窒化シリ
コン膜４０５の上面でエッチングを終了する。次に、第
１のレジストパターン４０７をアッシングにより除去し
た後、付着しているポリマーを洗浄により除去する。
成用の開口部を有する第１のレジストパターン４０７を
形成した後、該第１のレジストパターン４０７をマスク
にして層間絶縁膜４０６に対してドライエッチングを行
なってヴィアホール４０８を形成する。この場合、ヴィ
アホール４０８の壁面が、第１の窒化タングステン膜４
０３の内壁面と一致するか又は第１の窒化タングステン
膜４０３の壁部の上に位置するようにしておく。ドライ
エッチング工程としては、層間絶縁膜４０６がＳｉＯ2
からなる場合には、フッ素系ガス例えばＣ2Ｆ6からなる
エッチングガスを用いることにより、第１の窒化シリコ
ン膜４０５に対して選択性を持たせて、第１の窒化シリ
コン膜４０５の上面でエッチングを終了する。次に、第
１のレジストパターン４０７をアッシングにより除去し
た後、付着しているポリマーを洗浄により除去する。
【００９８】次に、層間絶縁膜４０６の上に、ヴィアホ
ール形成用の開口部を有する第２のレジストパターン
（図示は省略している）を形成した後、該第２のレジス
トパターンをマスクにして層間絶縁膜４０６に対してド
ライエッチングを行なって、図８（ｂ）に示すように、
配線溝４０９を形成する。このドライエッチング工程に
おいても、フッ素系ガス例えばＣ2Ｆ6からなるエッチン
グガスを用いることにより、第１の窒化シリコン膜４０
５に対して選択性を持たせて、第１の窒化シリコン膜４
０５をエッチングしないようにする。次に、第２のレジ
ストパターンをアッシングにより除去した後、付着して
いるポリマーを洗浄により除去する。
ール形成用の開口部を有する第２のレジストパターン
（図示は省略している）を形成した後、該第２のレジス
トパターンをマスクにして層間絶縁膜４０６に対してド
ライエッチングを行なって、図８（ｂ）に示すように、
配線溝４０９を形成する。このドライエッチング工程に
おいても、フッ素系ガス例えばＣ2Ｆ6からなるエッチン
グガスを用いることにより、第１の窒化シリコン膜４０
５に対して選択性を持たせて、第１の窒化シリコン膜４
０５をエッチングしないようにする。次に、第２のレジ
ストパターンをアッシングにより除去した後、付着して
いるポリマーを洗浄により除去する。
【００９９】次に、第１の窒化シリコン膜４０５及び第
１の銅膜４０４に対して、層間絶縁膜４０６をマスクと
すると共に塩素系のエッチングガスを用いるドライエッ
チングを行なって、第１の窒化タングステン膜４０３の
内壁面を露出させる。この場合、塩素系のエッチングガ
スを用いるため、層間絶縁膜４０６及び第１の窒化タン
グステン膜４０３に対するエッチングレートが、第１の
窒化シリコン膜４０５及び第１の銅膜４０４に対するエ
ッチングレートよりも小さくなるので、層間絶縁膜４０
６に形成されているヴィアホール４０８及び配線溝４０
９、並びに第１の窒化タングステン膜４０３が殆どエッ
チングされず、所望の形状を保持することができる。次
に、アッシング及び洗浄により、ドライエッチング工程
においてヴィアホール４０８及び配線溝４０９の底部及
び側壁部に付着したポリマーを除去した後、アルゴンプ
ラズマを用いる逆スパッタ法により、第１の銅膜４０４
の表面に形成されている自然酸化膜を除去する。
１の銅膜４０４に対して、層間絶縁膜４０６をマスクと
すると共に塩素系のエッチングガスを用いるドライエッ
チングを行なって、第１の窒化タングステン膜４０３の
内壁面を露出させる。この場合、塩素系のエッチングガ
スを用いるため、層間絶縁膜４０６及び第１の窒化タン
グステン膜４０３に対するエッチングレートが、第１の
窒化シリコン膜４０５及び第１の銅膜４０４に対するエ
ッチングレートよりも小さくなるので、層間絶縁膜４０
６に形成されているヴィアホール４０８及び配線溝４０
９、並びに第１の窒化タングステン膜４０３が殆どエッ
チングされず、所望の形状を保持することができる。次
に、アッシング及び洗浄により、ドライエッチング工程
においてヴィアホール４０８及び配線溝４０９の底部及
び側壁部に付着したポリマーを除去した後、アルゴンプ
ラズマを用いる逆スパッタ法により、第１の銅膜４０４
の表面に形成されている自然酸化膜を除去する。
【０１００】次に、図８（ｃ）に示すように、ヴィアホ
ール４０８及び配線溝４０９の内部を含む層間絶縁膜４
０６の上に全面に亘って、ＣＶＤ法によりバリア膜とな
る第２の窒化タングステン４１０を成膜した後、スパッ
タ法により銅膜からなるシード層（図示は省略してい
る）を成膜する。この場合、第２の窒化タングステン膜
４１０をＣＶＤ法により成膜するため、コンフォーマル
な膜が得られるので、下層配線Ａを構成する第１の窒化
タングステン膜４０３の側面におけるヴィアホール４０
８に露出する部分においても十分な膜厚を確保すること
ができる。
ール４０８及び配線溝４０９の内部を含む層間絶縁膜４
０６の上に全面に亘って、ＣＶＤ法によりバリア膜とな
る第２の窒化タングステン４１０を成膜した後、スパッ
タ法により銅膜からなるシード層（図示は省略してい
る）を成膜する。この場合、第２の窒化タングステン膜
４１０をＣＶＤ法により成膜するため、コンフォーマル
な膜が得られるので、下層配線Ａを構成する第１の窒化
タングステン膜４０３の側面におけるヴィアホール４０
８に露出する部分においても十分な膜厚を確保すること
ができる。
【０１０１】次に、硫酸銅を用いる電解メッキ法によ
り、第２の銅膜４１１を成膜した後、不活性ガス、窒素
ガス、又は窒素ガスと水素ガスとの混合ガスの雰囲気中
における１００〜５００℃の温度下で３０分程度の熱処
理を行なって結晶成長させ、その後、第２の窒化タング
ステン膜４１０及び第２の銅膜４１１における層間絶縁
膜４０６の上に露出している部分をＣＭＰ法により除去
して、第２の窒化タングステン膜４１０及び第２の銅膜
４１１からなるヴィアコンタクトＢ及び上層配線Ｃを形
成する。
り、第２の銅膜４１１を成膜した後、不活性ガス、窒素
ガス、又は窒素ガスと水素ガスとの混合ガスの雰囲気中
における１００〜５００℃の温度下で３０分程度の熱処
理を行なって結晶成長させ、その後、第２の窒化タング
ステン膜４１０及び第２の銅膜４１１における層間絶縁
膜４０６の上に露出している部分をＣＭＰ法により除去
して、第２の窒化タングステン膜４１０及び第２の銅膜
４１１からなるヴィアコンタクトＢ及び上層配線Ｃを形
成する。
【０１０２】次に、第２の銅膜４１１の表面部に形成さ
れている酸化銅の層を還元した後、第２の銅膜４１１及
び層間絶縁膜４０６の上に全面に亘って、プラズマＣＶ
Ｄ法により、銅の拡散防止膜となる第２の窒化シリコン
膜４１２を成膜する。
れている酸化銅の層を還元した後、第２の銅膜４１１及
び層間絶縁膜４０６の上に全面に亘って、プラズマＣＶ
Ｄ法により、銅の拡散防止膜となる第２の窒化シリコン
膜４１２を成膜する。
【０１０３】第４の実施形態によると、ヴィアホール４
０８の底部における下層配線Ａの側壁部に第１の窒化タ
ングステン膜４０３を確実に露出させることができる。
０８の底部における下層配線Ａの側壁部に第１の窒化タ
ングステン膜４０３を確実に露出させることができる。
【０１０４】また、第１の窒化タングステン膜４０３の
上面に加えて側面においても第２の窒化タングステン膜
４１０と接続しているため、つまり第１の窒化タングス
テン膜４０３の上面の幅（膜厚）は５ｎｍ程度と非常に
小さいが、第１の窒化タングステン膜４０３の側面と第
２の窒化タングステン膜４１０とが接続しているため、
接触面積が大きく増加するので、コンタクト抵抗の低減
を図ることができる。
上面に加えて側面においても第２の窒化タングステン膜
４１０と接続しているため、つまり第１の窒化タングス
テン膜４０３の上面の幅（膜厚）は５ｎｍ程度と非常に
小さいが、第１の窒化タングステン膜４０３の側面と第
２の窒化タングステン膜４１０とが接続しているため、
接触面積が大きく増加するので、コンタクト抵抗の低減
を図ることができる。
【０１０５】また、第１の銅膜４０４におけるヴィアコ
ンタクトＢの下側の領域にエレクトロマイグレーション
によりボイドが形成されても、高融点金属膜である第１
の窒化タングステン膜４０３はエレクトロマイグレーシ
ョン耐性が非常に高いので、ヴィアコンタクトＢと下層
配線Ａとの接続が確保され断線は起こらない。つまり、
第２の銅膜４１１から第１の銅膜４０４に向かう電流
は、第２の窒化タングステン膜４１０から第１の窒化タ
ングステン膜４０３を経由して第１の銅膜４０４に流れ
るので、コンタクト抵抗は上昇するが断線は起こらな
い。従って、第４の実施形態に係る多層配線構造はエレ
クトロマイグレーション耐性が向上する。
ンタクトＢの下側の領域にエレクトロマイグレーション
によりボイドが形成されても、高融点金属膜である第１
の窒化タングステン膜４０３はエレクトロマイグレーシ
ョン耐性が非常に高いので、ヴィアコンタクトＢと下層
配線Ａとの接続が確保され断線は起こらない。つまり、
第２の銅膜４１１から第１の銅膜４０４に向かう電流
は、第２の窒化タングステン膜４１０から第１の窒化タ
ングステン膜４０３を経由して第１の銅膜４０４に流れ
るので、コンタクト抵抗は上昇するが断線は起こらな
い。従って、第４の実施形態に係る多層配線構造はエレ
クトロマイグレーション耐性が向上する。
【０１０６】さらに、下層配線Ａの上部にバリア膜を形
成する第１又は第２の実施形態に比べて、工程数を低減
できるので、効率良くエレクトロマイグレーション耐性
を向上させることができる。
成する第１又は第２の実施形態に比べて、工程数を低減
できるので、効率良くエレクトロマイグレーション耐性
を向上させることができる。
【０１０７】尚、第４の実施形態においては、第１の銅
膜４０４に対してドライエッチングを行なったが、これ
に代えて、第１の窒化タングステン膜４０３及び層間絶
縁膜４０６に対して選択性を有するエッチング液を用い
て、第１の銅膜４０４に対してウェットエッチングを行
なってもよい。
膜４０４に対してドライエッチングを行なったが、これ
に代えて、第１の窒化タングステン膜４０３及び層間絶
縁膜４０６に対して選択性を有するエッチング液を用い
て、第１の銅膜４０４に対してウェットエッチングを行
なってもよい。
【０１０８】（第４の実施形態の変形例）以下、第４の
実施形態の変形例に係る多層配線構造及びその製造方法
について、図９（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明す
る。
実施形態の変形例に係る多層配線構造及びその製造方法
について、図９（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明す
る。
【０１０９】図９（ａ）に示すように、第４の実施形態
と同様にして、半導体基板４００の上に第１の絶縁膜４
０１及び第２の絶縁膜４０２を順次形成した後、第２の
絶縁膜４０２に、第１の窒化タングステン膜４０３及び
第１の銅膜４０４からなる下層配線Ａを形成する。次
に、第１の銅膜４０４及び第２の絶縁膜４０２の上に全
面に亘って、第１の窒化シリコン膜４０５及び層間絶縁
膜４０６を成膜し、その後、層間絶縁膜４０６を平坦化
する。
と同様にして、半導体基板４００の上に第１の絶縁膜４
０１及び第２の絶縁膜４０２を順次形成した後、第２の
絶縁膜４０２に、第１の窒化タングステン膜４０３及び
第１の銅膜４０４からなる下層配線Ａを形成する。次
に、第１の銅膜４０４及び第２の絶縁膜４０２の上に全
面に亘って、第１の窒化シリコン膜４０５及び層間絶縁
膜４０６を成膜し、その後、層間絶縁膜４０６を平坦化
する。
【０１１０】次に、層間絶縁膜４０６にヴィアホール４
０８及び配線溝４０９を形成した後、第１の窒化シリコ
ン膜４０５及び第１の銅膜４０４に対して、層間絶縁膜
４０６をマスクとすると共に塩素系のエッチングガスを
用いるドライエッチングを行なって、第１の窒化タング
ステン膜４０３の底部を露出させる。
０８及び配線溝４０９を形成した後、第１の窒化シリコ
ン膜４０５及び第１の銅膜４０４に対して、層間絶縁膜
４０６をマスクとすると共に塩素系のエッチングガスを
用いるドライエッチングを行なって、第１の窒化タング
ステン膜４０３の底部を露出させる。
【０１１１】次に、図９（ｂ）に示すように、ヴィアホ
ール４０８及び配線溝４０９の内部を含む層間絶縁膜４
０６の上に全面に亘って、第２の窒化タングステン４１
０及び第２の銅膜４１１を成膜した後、第２の窒化タン
グステン膜４１０及び第２の銅膜４１１における層間絶
縁膜４０６の上に露出している部分をＣＭＰ法により除
去して、第２の窒化タングステン膜４１０及び第２の銅
膜４１１からなるヴィアコンタクトＢ及び上層配線Ｃを
形成する。
ール４０８及び配線溝４０９の内部を含む層間絶縁膜４
０６の上に全面に亘って、第２の窒化タングステン４１
０及び第２の銅膜４１１を成膜した後、第２の窒化タン
グステン膜４１０及び第２の銅膜４１１における層間絶
縁膜４０６の上に露出している部分をＣＭＰ法により除
去して、第２の窒化タングステン膜４１０及び第２の銅
膜４１１からなるヴィアコンタクトＢ及び上層配線Ｃを
形成する。
【０１１２】次に、第２の銅膜４１１及び層間絶縁膜４
０６の上に全面に亘って、銅の拡散防止膜となる第２の
窒化シリコン膜４１２を成膜する。
０６の上に全面に亘って、銅の拡散防止膜となる第２の
窒化シリコン膜４１２を成膜する。
【０１１３】第４の実施形態の変形例によると、ヴィア
コンタクトＢを構成する第２の窒化タングステン膜４１
０の底部と、下層配線Ａを構成する第１の窒化タングス
テン膜４０３の底部とが接続するため、第４の実施形態
のように、ヴィアホール４０８の壁面が、第１の窒化タ
ングステン膜４０３の内壁面と一致するか又は第１の窒
化タングステン膜４０３の壁部の上に位置するように設
定する必要がない。このため、広い配線幅を有する下層
配線Ａの中央部の上にヴィアコンタクトＢを形成するこ
とができるので、ヴィアコンタクトＢのレイアウトに自
由度が増す。
コンタクトＢを構成する第２の窒化タングステン膜４１
０の底部と、下層配線Ａを構成する第１の窒化タングス
テン膜４０３の底部とが接続するため、第４の実施形態
のように、ヴィアホール４０８の壁面が、第１の窒化タ
ングステン膜４０３の内壁面と一致するか又は第１の窒
化タングステン膜４０３の壁部の上に位置するように設
定する必要がない。このため、広い配線幅を有する下層
配線Ａの中央部の上にヴィアコンタクトＢを形成するこ
とができるので、ヴィアコンタクトＢのレイアウトに自
由度が増す。
【０１１４】
【発明の効果】第１の多層配線構造によると、第１の高
融点金属膜の膜厚を小さくすることができるため、下層
配線の膜厚を小さくすることができると共に、下層配線
を形成するためのレジストパターンの膜厚も小さくする
ことができるので、多層配線構造のより一層の微細化を
実現することができる。
融点金属膜の膜厚を小さくすることができるため、下層
配線の膜厚を小さくすることができると共に、下層配線
を形成するためのレジストパターンの膜厚も小さくする
ことができるので、多層配線構造のより一層の微細化を
実現することができる。
【０１１５】また、第１の金属膜におけるヴィアコンタ
クトの下側の領域がエレクトロマイグレーションによっ
て無くなっても、ヴィアコンタクトの第２の金属膜から
下層配線の第１の金属膜に向かう電流は、第１の高融点
金属膜から第２の高融点金属膜に向かうため、コンタク
ト抵抗が上昇しても断線は起こらないので、エレクトロ
マイグレーション耐性が向上する。
クトの下側の領域がエレクトロマイグレーションによっ
て無くなっても、ヴィアコンタクトの第２の金属膜から
下層配線の第１の金属膜に向かう電流は、第１の高融点
金属膜から第２の高融点金属膜に向かうため、コンタク
ト抵抗が上昇しても断線は起こらないので、エレクトロ
マイグレーション耐性が向上する。
【０１１６】第１の多層配線構造の製造方法によると、
層間絶縁膜に形成されているヴィアホールの平面形状を
拡大して、第１の高融点金属膜における開口部の周辺領
域をヴィアホールに露出させた後、ヴィアホールの底部
及び側壁部に第２の高融点金属膜を成膜するため、ヴィ
アコンタクトを構成する第２の高融点金属膜における側
壁部から内側に張り出す張り出し部と、下層配線を構成
する第１の高融点金属膜における開口部の周辺領域とが
接続している第１の多層配線構造を工程数の増加を招く
ことなく確実に製造することができる。
層間絶縁膜に形成されているヴィアホールの平面形状を
拡大して、第１の高融点金属膜における開口部の周辺領
域をヴィアホールに露出させた後、ヴィアホールの底部
及び側壁部に第２の高融点金属膜を成膜するため、ヴィ
アコンタクトを構成する第２の高融点金属膜における側
壁部から内側に張り出す張り出し部と、下層配線を構成
する第１の高融点金属膜における開口部の周辺領域とが
接続している第１の多層配線構造を工程数の増加を招く
ことなく確実に製造することができる。
【０１１７】第２の多層配線構造の製造方法によると、
層間絶縁膜及び第１の高融点金属膜に対して、第１の高
融点金属膜に対するエッチングレートが層間絶縁膜に対
するエッチングレートよりも小さい条件でエッチングを
行なうため、層間絶縁膜にヴィアホールを形成する際
に、第１の高融点金属膜にヴィアホールの平面形状より
も小さい開口部を形成することができる。その後、ヴィ
アホールの底部及び側壁部に第２の高融点金属膜を成膜
するため、ヴィアコンタクトを構成する第２の高融点金
属膜における側壁部から内側に張り出す張り出し部と、
下層配線を構成する第１の高融点金属膜における開口部
の周辺領域とが接続している第１の多層配線構造を工程
数の増加を招くことなく確実に製造することができる。
層間絶縁膜及び第１の高融点金属膜に対して、第１の高
融点金属膜に対するエッチングレートが層間絶縁膜に対
するエッチングレートよりも小さい条件でエッチングを
行なうため、層間絶縁膜にヴィアホールを形成する際
に、第１の高融点金属膜にヴィアホールの平面形状より
も小さい開口部を形成することができる。その後、ヴィ
アホールの底部及び側壁部に第２の高融点金属膜を成膜
するため、ヴィアコンタクトを構成する第２の高融点金
属膜における側壁部から内側に張り出す張り出し部と、
下層配線を構成する第１の高融点金属膜における開口部
の周辺領域とが接続している第１の多層配線構造を工程
数の増加を招くことなく確実に製造することができる。
【０１１８】第２の多層配線構造によると、第１の金属
膜におけるヴィアコンタクトの下側の領域がエレクトロ
マイグレーションによって無くなっても、下層配線の第
１の金属膜からヴィアコンタクトの第２の金属膜に向か
う電流は、第１の高融点金属膜から第２の高融点金属膜
に向かうため、コンタクト抵抗が上昇しても断線は起こ
らないので、エレクトロマイグレーション耐性が向上す
る。
膜におけるヴィアコンタクトの下側の領域がエレクトロ
マイグレーションによって無くなっても、下層配線の第
１の金属膜からヴィアコンタクトの第２の金属膜に向か
う電流は、第１の高融点金属膜から第２の高融点金属膜
に向かうため、コンタクト抵抗が上昇しても断線は起こ
らないので、エレクトロマイグレーション耐性が向上す
る。
【０１１９】第３の多層配線構造の製造方法によると、
層間絶縁膜及び絶縁膜に対して、層間絶縁膜及び絶縁膜
に対するエッチングレートが第１の高融点金属膜に対す
るエッチングレートよりも大きい条件でエッチングを行
なうため、層間絶縁膜にヴィアホールの底部が絶縁膜の
内部に位置するようにヴィアホールを形成することがで
きると共に、第１の高融点金属膜の側壁部をヴィアホー
ルの底部に露出させることができる。その後、ヴィアホ
ールの底部及び側壁部に第２の高融点金属膜を成膜する
ため、第２の高融点金属膜におけるヴィアコンタクトの
底部を構成する部分と、第１の高融点金属膜の側壁部と
が接続している第２の多層配線構造を、工程数の増加を
招くことなく確実に製造することができる。
層間絶縁膜及び絶縁膜に対して、層間絶縁膜及び絶縁膜
に対するエッチングレートが第１の高融点金属膜に対す
るエッチングレートよりも大きい条件でエッチングを行
なうため、層間絶縁膜にヴィアホールの底部が絶縁膜の
内部に位置するようにヴィアホールを形成することがで
きると共に、第１の高融点金属膜の側壁部をヴィアホー
ルの底部に露出させることができる。その後、ヴィアホ
ールの底部及び側壁部に第２の高融点金属膜を成膜する
ため、第２の高融点金属膜におけるヴィアコンタクトの
底部を構成する部分と、第１の高融点金属膜の側壁部と
が接続している第２の多層配線構造を、工程数の増加を
招くことなく確実に製造することができる。
【０１２０】第４の多層配線構造の製造方法によると、
層間絶縁膜及び第１の金属膜に対して順次エッチングを
行なって、層間絶縁膜に該ヴィアホールの底部が第１の
金属膜の内部に位置するようにヴィアホールを形成した
後、ヴィアホールの底部及び側壁部に第２の高融点金属
膜を成膜するため、第２の高融点金属膜におけるヴィア
コンタクトの底部を構成する部分と、第１の高融点金属
膜の側壁部又は底部とが接続している第２の多層配線構
造を、工程数の増加を招くことなく確実に製造すること
ができる。
層間絶縁膜及び第１の金属膜に対して順次エッチングを
行なって、層間絶縁膜に該ヴィアホールの底部が第１の
金属膜の内部に位置するようにヴィアホールを形成した
後、ヴィアホールの底部及び側壁部に第２の高融点金属
膜を成膜するため、第２の高融点金属膜におけるヴィア
コンタクトの底部を構成する部分と、第１の高融点金属
膜の側壁部又は底部とが接続している第２の多層配線構
造を、工程数の増加を招くことなく確実に製造すること
ができる。
【図１】第１の実施形態に係る多層配線構造の断面図で
ある。
ある。
【図２】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は第１の実施形態に
係る多層配線構造の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
係る多層配線構造の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
【図３】第１の実施形態に係る多層配線構造の効果を説
明する断面図である。
明する断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は第２の実施形態に
係る多層配線構造の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
係る多層配線構造の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
【図５】第３の実施形態に係る多層配線構造の断面図で
ある。
ある。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は第３の実施形態に係る多層
配線構造の製造方法の各工程を示す断面図である。
配線構造の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図７】第３の実施形態に係る多層配線構造の効果を説
明する断面図である。
明する断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は第４の実施形態に
係る多層配線構造の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
係る多層配線構造の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は第４の実施形態の変形例に
係る多層配線構造の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
係る多層配線構造の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は第１の従来例に係る多層
配線構造の製造方法の各工程を示す断面図である。
配線構造の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１１】第２の従来例に係る多層配線構造の製造方法
の一工程を示す断面図である。
の一工程を示す断面図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は第３の従来例に
係る多層配線構造の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
係る多層配線構造の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
【図１３】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、第１の従来
例、第２の従来例及び第３の従来例に係る多層配線構造
における時間の経過に伴う抵抗上昇率を示す図である。
例、第２の従来例及び第３の従来例に係る多層配線構造
における時間の経過に伴う抵抗上昇率を示す図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、第２の従来
例、第１の従来例及び第３の従来例に係る多層配線構造
において、エレクトロマイグレーションによってボイド
が形成されたときの電流の流れを説明する断面図であ
る。
例、第１の従来例及び第３の従来例に係る多層配線構造
において、エレクトロマイグレーションによってボイド
が形成されたときの電流の流れを説明する断面図であ
る。
Ａ 下層配線 Ｂ ヴィアコンタクト Ｃ 上層配線 １００ 半導体基板 １０１ 絶縁膜 １０２ 第１のチタニウム膜 １０３ 第１の窒化チタン膜 １０４ 第１のＡｌ−Ｃｕ膜 １０５ 第２のチタニウム膜 １０６ 第２の窒化チタン膜 １０７ 層間絶縁膜 １０８ ヴィアホール １０９ 第１の密着層 １１０ 第２の密着層 １１１ タングステンプラグ １１２ 第３のチタニウム膜 １１３ 第３の窒化チタン膜 １１４ 第２のＡｌ−Ｃｕ膜 １１５ 第４のチタニウム膜 １１６ 第４の窒化チタン膜 １２０ ボイド ２００ 半導体基板 ２０１ 絶縁膜 ２０２ 第１のチタニウム膜 ２０３ 第１の窒化チタン膜 ２０４ 第１のＡｌ−Ｃｕ膜 ２０５ 第２のチタニウム膜 ２０６ 第２の窒化チタン膜 ２０７ 層間絶縁膜 ２０８ レジストパターン ２０９ ヴィアホール ２１０ ポリマー ２１１ 第１の密着層 ２１２ 第２の密着層 ２１３ タングステンプラグ ３００ 半導体基板 ３０１ 第１の絶縁膜 ３０２ 第２の絶縁膜 ３０３ 第１の窒化タンタル膜 ３０４ 第１の銅膜 ３０５ 第１の窒化シリコン膜 ３０６ 層間絶縁膜 ３０７ 第２の窒化タンタル膜 ３０８ 第２の銅膜 ３０９ 第２の窒化シリコン膜 ３１０ 配線溝 ３１１ 第２のレジストパターン ３１２ ヴィアホール ３１３ シード層 ３２０ ボイド ４００ 半導体基板 ４０１ 第１の絶縁膜 ４０２ 第２の絶縁膜 ４０３ 第１の窒化タングステン膜 ４０４ 第１の銅膜 ４０５ 第１の窒化シリコン膜 ４０６ 層間絶縁膜 ４０７ 第１のレジストパターン ４０８ ヴィアホール ４０９ 配線溝 ４１０ 第２の窒化タングステン膜 ４１１ 第２の銅膜 ４１２ 第２の窒化シリコン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F033 HH09 HH18 HH33 JJ18 JJ19 JJ33 KK09 KK18 KK33 MM08 MM13 NN06 NN07 NN17 NN30 PP06 PP15 QQ08 QQ09 QQ11 QQ16 QQ19 QQ22 QQ33 QQ37 QQ48 QQ73 QQ92 QQ96 RR04 SS15 XX05 XX09 XX13
Claims (6)
- 【請求項１】 下層配線と上層配線とがヴィアコンタク
トにより接続された多層配線構造であって、 前記下層配線は、第１の金属膜及び該第１の金属膜の上
に形成された第１の高融点金属膜を有し、 前記ヴィアコンタクトは、第２の金属膜及び該第２の金
属膜の側壁面及び底面を覆う第２の高融点金属膜を有
し、 前記第１の高融点金属膜は、前記ヴィアコンタクトの下
側において前記ヴィアコンタクトの平面形状よりも小さ
い開口部を有し、 前記第２の高融点金属膜は、その側壁部の下端から内側
に張り出す張り出し部を有し、 前記第２の高融点金属膜の張り出し部と、前記第１の高
融点金属膜における開口部の周辺領域とが接続している
ことを特徴とする多層配線構造。 - 【請求項２】 下層配線と上層配線とがヴィアコンタク
トにより接続された多層配線構造の製造方法であって、 第１の金属膜及び該第１の金属膜の上に形成された第１
の高融点金属膜を有する下層配線を形成する工程と、 前記下層配線の上に層間絶縁膜を形成した後、前記層間
絶縁膜及び第１の高融点金属膜に対してエッチングを行
なって、前記層間絶縁膜にヴィアホールを形成すると共
に前記第１の高融点金属膜に開口部を形成する工程と、 前記ヴィアホールの平面形状を拡大して、前記第１の高
融点金属膜における前記開口部の周辺領域を前記ヴィア
ホールに露出させる工程と、 前記ヴィアホールの底部及び側壁部に第２の高融点金属
膜を成膜して、前記第１の高融点金属膜における前記開
口部の周辺領域の上に、前記第２の高融点金属膜の側壁
部の下端から内側に張り出すと共に前記第１の高融点金
属膜における前記開口部の周辺領域と接続する張り出し
部を形成する工程と、 前記第２の高融点金属膜の内側に第２の金属膜を充填し
て、前記第２の金属膜及び第２の高融点金属膜を有する
ヴィアコンタクトを形成する工程とを備えていることを
特徴とする多層配線構造の製造方法。 - 【請求項３】 下層配線と上層配線とがヴィアコンタク
トにより接続された多層配線構造の製造方法であって、 第１の金属膜及び該第１の金属膜の上に形成された第１
の高融点金属膜を有する下層配線を形成する工程と、 前記下層配線の上に層間絶縁膜を形成した後、前記層間
絶縁膜及び第１の高融点金属膜に対して、前記第１の高
融点金属膜に対するエッチングレートが前記層間絶縁膜
に対するエッチングレートよりも小さい条件でエッチン
グを行なって、前記層間絶縁膜にヴィアホールを形成す
ると共に、前記第１の高融点金属膜に前記ヴィアホール
の平面形状よりも小さい開口部を形成する工程と、 前記ヴィアホールの底部及び側壁部に第２の高融点金属
膜を成膜して、前記第１の高融点金属膜における前記開
口部の周辺領域の上に、前記第２の高融点金属膜の側壁
部の下端から内側に張り出すと共に前記第１の高融点金
属膜における前記開口部の周辺領域と接続する張り出し
部を形成する工程と、 前記第２の高融点金属膜の内側に第２の金属膜を充填し
て、前記第２の金属膜及び第２の高融点金属膜を有する
ヴィアコンタクトを形成する工程とを備えていることを
特徴とする多層配線構造の製造方法。 - 【請求項４】 下層配線と上層配線とがヴィアコンタク
トにより接続された多層配線構造であって、 前記下層配線は、絶縁膜に埋め込まれた、第１の金属膜
及び該第１の金属膜の側壁面及び底面を覆う第１の高融
点金属膜を有し、 前記ヴィアコンタクトは、第２の金属膜及び該第２の金
属膜の側壁面及び底面を覆う第２の高融点金属膜を有
し、 前記ヴィアコンタクトの底部は、前記下層配線の上面よ
りも下側に位置しており、 前記第２の高融点金属膜における前記ヴィアコンタクト
の底部を構成する部分と、前記第１の高融点金属膜の側
壁部又は底部とが接続していることを特徴とする多層配
線構造。 - 【請求項５】 下層配線と上層配線とがヴィアコンタク
トにより接続された多層配線構造の製造方法であって、 絶縁膜に埋め込まれた、第１の金属膜及び該第１の金属
膜の側壁面及び底面を覆う第１の高融点金属膜を有する
下層配線を形成する工程と、 前記下層配線の上に層間絶縁膜を形成した後、前記層間
絶縁膜及び絶縁膜に対して、前記層間絶縁膜及び絶縁膜
に対するエッチングレートが前記第１の高融点金属膜に
対するエッチングレートよりも大きい条件でエッチング
を行なって、前記層間絶縁膜にヴィアホールを該ヴィア
ホールの底部が前記絶縁膜の内部に位置するように形成
すると共に、前記第１の高融点金属膜の側壁部を前記ヴ
ィアホールの底部に露出させる工程と、 前記ヴィアホールの底部及び側壁部に第２の高融点金属
膜を成膜して、前記第２の高融点金属膜における前記ヴ
ィアホールの底部に位置する部分と、前記第１の高融点
金属膜の側壁部とを接続させる工程と、 前記第２の高融点金属膜の内側に第２の金属膜を充填し
て、前記第２の金属膜及び第２の高融点金属膜を有する
ヴィアコンタクトを形成する工程とを備えていることを
特徴とする多層配線構造の製造方法。 - 【請求項６】 下層配線と上層配線とがヴィアコンタク
トにより接続された多層配線構造の製造方法であって、 絶縁膜に埋め込まれた、第１の金属膜及び該第１の金属
膜の側壁面及び底面を覆う第１の高融点金属膜を有する
下層配線を形成する工程と、 前記下層配線の上に層間絶縁膜を形成した後、前記層間
絶縁膜及び第１の金属膜に対して順次エッチングを行な
って、前記層間絶縁膜にヴィアホールを該ヴィアホール
の底部が前記第１の金属膜の内部に位置するように形成
する工程と、 前記ヴィアホールの底部及び側壁部に第２の高融点金属
膜を成膜して、前記第２の高融点金属膜における前記ヴ
ィアホールの底部に位置する部分と、前記第１の高融点
金属膜の側壁部又は底部とを接続させる工程と、 前記第２の高融点金属膜の内側に第２の金属膜を充填し
て、前記第２の金属膜及び第２の高融点金属膜を有する
ヴィアコンタクトを形成する工程とを備えていることを
特徴とする多層配線構造の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11211640A JP2001044280A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 多層配線構造及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11211640A JP2001044280A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 多層配線構造及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001044280A true JP2001044280A (ja) | 2001-02-16 |
Family
ID=16609135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11211640A Pending JP2001044280A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 多層配線構造及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001044280A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100447970B1 (ko) * | 2001-12-15 | 2004-09-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
| JP2008091639A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Nec Electronics Corp | 電子装置およびその製造方法 |
| JP2008091638A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Nec Electronics Corp | 電子装置およびその製造方法 |
| JP2011023449A (ja) * | 2009-07-14 | 2011-02-03 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置 |
| JP2019036742A (ja) * | 2018-10-09 | 2019-03-07 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 電子装置 |
| JP2020053701A (ja) * | 2018-08-08 | 2020-04-02 | キヤノン株式会社 | 半導体デバイスの製造方法 |
-
1999
- 1999-07-27 JP JP11211640A patent/JP2001044280A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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