專利名稱：半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法，特別涉及具有銅合金布線以及與其連接的通道的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
在要求高速動(dòng)作、低功耗的半導(dǎo)體裝置中，對(duì)布線部的信號(hào)延遲或者功耗進(jìn)行控制，故使用利用了低電阻的銅的多層布線結(jié)構(gòu)。但是，由于半導(dǎo)體裝置的細(xì)微化，銅布線中流過(guò)的電流密度增大，針對(duì)電遷移(Electromigration，以下稱為EM)的銅布線的可靠性成為問(wèn)題。EM是銅布線中流過(guò)電流時(shí)銅原子被電子流推壓而移動(dòng)的現(xiàn)象。銅布線EM耐性最成問(wèn)題的是連接上下布線的層間連接(通道)的底部與下層的銅布線的接觸面。引起EM現(xiàn)象時(shí)，銅布線中的銅原子移動(dòng)，在銅布線的該接觸面附近形成空洞(孔隙)。并且，形成該孔隙的結(jié)果是，在銅布線與通道之間發(fā)生斷線。為了防止該EM現(xiàn)象引起的銅布線-通道間的斷線，以往，對(duì)銅布線中流過(guò)的電流值進(jìn)行控制。此外，采用在作為主要成分的Cu中加入鋁等添加元素的銅合金布線。作為公開了該銅合金的文獻(xiàn)，有非專利文獻(xiàn)1。該銅合金布線與純銅布線的情況相比，EM耐性優(yōu)
良ο在非專利文獻(xiàn)1中，公開了如下技術(shù)通過(guò)采用在作為主要成分的銅中加入作為添加元素的Al、Sn、Ti的銅合金布線，提高EM耐性。并且，作為公開銅合金布線的其他現(xiàn)有技術(shù)，有專利文獻(xiàn)1以及專利文獻(xiàn)2。此處，在專利文獻(xiàn)1中公開了如下結(jié)構(gòu)在層間絕緣膜上形成銅合金布線和與該銅合金布線的上表面連接的通道，在該銅合金布線和該通道的連接面(也可理解為連接部) 上，形成有含氮的勢(shì)壘金屬膜。并且，對(duì)銅合金布線(也含通道)與層間絕緣膜之間存在的勢(shì)壘金屬膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了各種研究。例如，作為勢(shì)壘金屬膜，可采用對(duì)與層間絕緣膜粘結(jié)性較好的TaN、TiN、WN等、 與銅的粘結(jié)性較好的Ta、Ti、W等進(jìn)行層疊的層疊結(jié)構(gòu)膜(專利文獻(xiàn)3)。# ^ M JC M 1 :T. Tonegawa et al (NEC), "Suppression of Bimodal Stress-Induced Voiding Using Highly Diffusive Dopant from Cu-Alloy Seed Layer，，， Proceeding of IEEE International Interconnect Technology Conference 2003, pp.216-218
專利文獻(xiàn)1 特開2002-75995號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開平11-307530號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 特開2003-1M313號(hào)公報(bào)
但是，在所述專利文獻(xiàn)1公開的結(jié)構(gòu)的情況下，通過(guò)發(fā)明者的試驗(yàn)可知，產(chǎn)生以下的問(wèn)題，即在銅合金布線與通道的接觸面上形成含氮的勢(shì)壘金屬膜時(shí)，銅合金布線與通道之間的電阻上升，并且，該電阻產(chǎn)生分散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置具有如下結(jié)構(gòu)在層間絕緣膜上形成銅合金布線和與該銅合金布線的上表面連接的通道，在該銅合金布線與該通道的連接面(也可理解為連接部)上形成含氮的勢(shì)壘金屬膜，該半導(dǎo)體裝置能夠控制銅合金布線與通道之間的電阻的上升，還能夠抑制該電阻的分散。此外，本發(fā)明的目的在于提供一種該半導(dǎo)體裝置的制造方法。為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明方案1的半導(dǎo)體裝置具有第一銅合金布線，形成在層間絕緣膜內(nèi)，并且在作為主要成分的Cu中包含預(yù)定的添加元素；通道，形成在所述層間絕緣膜內(nèi)，與所述第一銅合金布線的上表面電連接；第一勢(shì)壘金屬膜，與所述第一銅合金布線相接觸地形成在所述第一銅合金布線與所述通道的連接部上，并且包含氮，其中所述預(yù)定的添加元素的濃度為0. 04wt%以下。此外，方案11的半導(dǎo)體裝置具有第一銅合金布線，配置在第一層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中添加有Al ；第二層間絕緣膜，形成在所述第一層間絕緣膜上；第二銅合金布線，配置在所述第二層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中添加有Al ；其中，所述第二銅合金布線的所述Al的濃度小于所述第一銅合金布線的所述Al的濃度。此外，方案14的半導(dǎo)體裝置具有銅合金布線，配置在第一層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中添加有Al ；第二層間絕緣膜，形成在所述第一層間絕緣膜上；銅布線，配置在所述第二層間絕緣膜內(nèi)，膜厚比所述銅合金布線厚，只由Cu構(gòu)成。此外，方案15的半導(dǎo)體裝置具有第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)，設(shè)置在第一層間絕緣膜內(nèi)， 由第一布線與第一通道構(gòu)成，在作為主要成分的Cu中添加Al來(lái)構(gòu)成；第二層間絕緣膜，形成在所述第一層間絕緣膜上；第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述第二層間絕緣膜內(nèi)，由膜厚比所述第一布線厚的第二布線和第二通道構(gòu)成，所述第一布線的上部與所述第二通道的下表面連接，只由Cu構(gòu)成。此外，方案21的半導(dǎo)體裝置具有第一通道，形成在層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中添加有Al ；第一銅合金布線，形成在所述層間絕緣膜內(nèi)，與所述第一通道的底部電連接，在作為主要成分的Cu中添加有Al ；第一勢(shì)壘金屬膜，與所述層間絕緣膜接觸地形成在所述層間絕緣膜與所述第一通道之間，并且含氮；第二勢(shì)壘金屬膜，與所述第一通道接觸地形成在所述層間絕緣膜與所述第一通道之間，并且不含氮；其中，在所述第一銅合金布線與所述第一通道的連接部上不形成所述第一勢(shì)壘金屬膜，在所述第一銅合金布線與所述第一通道的連接部上也形成所述第二勢(shì)壘金屬膜。方案23的半導(dǎo)體裝置的制造方法具有如下步驟(A)在第一層間絕緣膜內(nèi)形成銅合金布線，該銅合金布線以銅為主要成分，含有濃度為0. 04wt%以下的添加元素；(B)在形成于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)形成連接孔，該連接孔使所述銅合金布線的上表面露出；(C)在所述連接孔的底面以及側(cè)面上形成含氮的第一勢(shì)壘金屬膜；(D)在所述步驟(C)之后，在所述連接孔中填充導(dǎo)電體。此外，方案沈的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，具有如下步驟(A)在第一層間絕緣膜內(nèi)配置第一銅合金布線，該第一銅合金布線在作為主要部分的Cu中添加有Al ； (B)在形成于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)形成第二銅合金布線，該第二銅合金布線在作為主要成分的Cu中添加Al，膜厚比所述第一銅合金布線厚，具有所述第一銅合金布線的所述Al的濃度以下的Al濃度。此外，方案27的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，具有如下步驟 (A)在第一層間絕緣膜內(nèi)設(shè)置銅合金布線，在該銅合金布線在作為主要成分的Cu中添加了 Al ;(B)在形成于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)形成銅布線，該銅布線膜厚比所述銅合金布線厚，并且只由Cu構(gòu)成。此外，方案觀的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，具有如下步驟(A)在第一層間絕緣膜內(nèi)形成第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)，該第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)由第一布線與第一通道構(gòu)成，在作為主要成分的Cu中添加有Al ;(B)在形成于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)，形成第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)，該第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)由膜厚比所述第二布線厚的第二布線與第二通道構(gòu)成，所述第一布線的上部和所述第二通道的下表面連接，并且只由Cu構(gòu)成。本發(fā)明方案1的半導(dǎo)體裝置具有第一銅合金布線，形成在層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中包含預(yù)定的添加元素；通道，形成在所述層間絕緣膜內(nèi)，與所述第一銅合金布線的上表面電連接；第一勢(shì)壘金屬膜，與所述第一銅合金布線相接觸地形成在所述第一銅合金布線與所述通道的連接部上，并且包含氮，其中所述預(yù)定的添加元素的濃度為 0.(Mwt%以下。因此，在第一銅合金布線與通道的連接部，可抑制氮與添加元素的反應(yīng)。艮口， 可抑制高電阻部的形成。因此，可抑制該連接部的電阻的上升以及該電阻的分散。此外，方案11的半導(dǎo)體裝置具有第一銅合金布線，配置在第一層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中添加有Al ；第二層間絕緣膜，形成在所述第一層間絕緣膜上；第二銅合金布線，配置在所述第二層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中添加有Al，其中，所述第二銅合金布線的所述Al的濃度小于所述第一銅合金布線的所述Al的濃度。因此，能夠使配置在更上層的第二銅合金布線的電阻值比配置在更下層的第一銅合金布線的電阻值小。此外，方案14的半導(dǎo)體裝置具有銅合金布線，配置在第一層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中添加有Al ；第二層間絕緣膜，形成在所述第一層間絕緣膜上；銅布線，配置在所述第二層間絕緣膜內(nèi)，膜厚比所述銅合金布線厚，只由Cu構(gòu)成。因此，能夠使配置在更上層的第二銅合金布線的電阻值比配置在更下層的第一銅合金布線的電阻值小。此外，方案15的半導(dǎo)體裝置具有第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)，設(shè)置在第一層間絕緣膜內(nèi)， 由第一布線與第一通道構(gòu)成，在作為主要成分的Cu中添加Al來(lái)構(gòu)成；第二層間絕緣膜，形成在所述第一層間絕緣膜上；第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述第二層間絕緣膜內(nèi)，由膜厚比所述第一布線厚的第二布線和第二通道構(gòu)成，所述第一布線的上部與所述第二通道的下表面連接，只由銅構(gòu)成。因此，能夠使配置在更上層的第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)的電阻值比配置在更下層的第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)的電阻值小。此外，方案21的半導(dǎo)體裝置具有第一通道，形成在層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中添加有Al ；第一銅合金布線，形成在所述層間絕緣膜內(nèi)，與所述第一通道的底部電連接，在作為主要成分的Cu中添加有Al ；第一勢(shì)壘金屬膜，與所述層間絕緣膜接觸地形成在所述層間絕緣膜與所述第一通道之間，并且含氮；第二勢(shì)壘金屬膜，與所述第一通道接觸地形成在所述層間絕緣膜與所述第一通道之間，并且不含氮，其中，在所述第一銅合金布線與所述第一通道的連接部上不形成所述第一勢(shì)壘金屬膜，在所述第一銅合金布線與所述第一通道的連接部上也形成所述第二勢(shì)壘金屬膜。因此，在第一銅合金布線與第一通道的連接部上，能抑制氮與Al的反應(yīng)。即，能夠抑制高電阻部的形成。因此能夠抑制該連接部的電阻的上升以及該電阻的分散。此外，方案23的半導(dǎo)體裝置的制造方法具有如下步驟(A)在第一層間絕緣膜內(nèi)形成銅合金布線，該銅合金布線以銅為主要成分，含有濃度為0. 04wt%以下的添加元素； (B)在形成于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)，形成連接孔，該連接孔使所述銅合金布線的上表面露出；(C)在所述連接孔的底面以及側(cè)面上形成含氮的第一勢(shì)壘金屬膜；(D)在所述步驟(C)之后，在所述連接孔中填充導(dǎo)電體。因此，可制造如下的半導(dǎo)體裝置在銅合金布線與通道的連接部可抑制氮與添加元素的反應(yīng)，即可抑制高電阻部的形成。此外，方案沈的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，具有如下步驟(A)在第一層間絕緣膜內(nèi)配置第一銅合金布線，該第一銅合金布線在作為主要部分的Cu中添加有Al ； (B)在所述形成于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)形成第二銅合金布線，該第二銅合金布線在作為主要成分的Cu中添加Al，膜厚比所述第一銅合金布線厚，具有所述第一銅合金布線的所述Al的濃度以下的Al濃度。因此，能夠提供一種具有電阻值比下層布線的電阻值小的上層布線的半導(dǎo)體裝置。此外，方案27的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，具有如下步驟(A)在第一層間絕緣膜內(nèi)設(shè)置銅合金布線，該銅合金布線在作為主要成分的Cu中添加有Al ； (B)在形成于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)形成銅布線，該銅布線膜厚比所述銅合金布線厚，并且只由Cu構(gòu)成。因此，可提供一種具有電阻值比下層布線的電阻值小的上層布線的半導(dǎo)體
直ο此外，方案觀的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，具有如下步驟(A)在第一層間絕緣膜內(nèi)形成第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)，該第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)由第一布線與第一通道構(gòu)成，在作為主要成分的Cu中添加有Al ;(B)在形成于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)，形成第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)，該第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)由膜厚比所述第一布線厚的第二布線與第二通道構(gòu)成，所述第一布線的上部和所述第二通道的下表面相連接，并且只由Cu構(gòu)成。因此，可提供一種電阻值比下層的雙嵌入式結(jié)構(gòu)的電阻值小的上層雙嵌入式結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。


圖1是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的主要結(jié)構(gòu)的放大剖面圖。圖2是說(shuō)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖3是說(shuō)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖4是說(shuō)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖5是說(shuō)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖6是說(shuō)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖7是說(shuō)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。
圖8是說(shuō)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖9是說(shuō)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖10是說(shuō)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖11是表示從上面觀察制造過(guò)程中的半導(dǎo)體裝置時(shí)的情況的平面圖。圖12是說(shuō)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖13是說(shuō)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖14是表示對(duì)添加元素的濃度與電阻的分散之間的關(guān)系進(jìn)行測(cè)定后的試驗(yàn)結(jié)果的圖。圖15是表示實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的主要部分結(jié)構(gòu)的放大剖面圖。圖16是說(shuō)明實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖17是說(shuō)明實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖18是說(shuō)明實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖19是說(shuō)明實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖20是說(shuō)明實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖21是表示跨越下層一上層連續(xù)地包含實(shí)施方式3所示結(jié)構(gòu)的情況的剖面圖。圖22是說(shuō)明實(shí)施方式4的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖23是說(shuō)明實(shí)施方式4的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖M是說(shuō)明實(shí)施方式4的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖25是說(shuō)明實(shí)施方式4的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖沈是說(shuō)明實(shí)施方式4的半導(dǎo)體裝置的制造方法用的步驟剖面圖。圖27是表示跨越下層一上層連續(xù)地包含實(shí)施方式4所示結(jié)構(gòu)的情況的剖面圖。
具體實(shí)施例方式發(fā)明者們實(shí)施了研究半導(dǎo)體裝置的電特性的試驗(yàn)，該半導(dǎo)體裝置在層間絕緣膜上形成銅合金布線和與該銅合金布線的上表面連接的通道，在該銅合金布線和該通道的連接面(也可理解為連接部)上形成含氮的勢(shì)壘金屬膜。此處，銅合金布線是在作為主要成分的 Cu中添加了 Al等添加元素而成的。該試驗(yàn)的結(jié)果是，可知該連接部的電阻的上升是由于以下的主要原因引起的。艮口， 可知添加元素與氮反應(yīng)形成的高電阻部是其主要原因。此外，試驗(yàn)的結(jié)果是，可知連接部的電阻分散依賴于該該添加元素濃度。以下，基于表示本發(fā)明的實(shí)施方式的附圖具體地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施方式1
圖1表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的放大剖面圖。如圖1所示，該半導(dǎo)體裝置具有層間絕緣膜1、2、銅合金布線3、通道4、勢(shì)壘金屬膜5至8。在圖1中，在層間絕緣膜1的表面內(nèi)配置了銅合金布線3。此處，銅合金布線3主要成分是銅(Cu)，該銅中含有預(yù)定的添加元素。該添加元素是通過(guò)與氮反應(yīng)來(lái)形成絕緣膜 (以下稱為高電阻部)的元素。作為該預(yù)定的添加元素，例如可舉出Al、Si、Ge、Ga、Sn等。此外，在由ICP發(fā)光分光分析法得到的測(cè)定結(jié)果的濃度值中，該預(yù)定的添加元素的濃度(含有率)為0. 04wt%以下、0. 01wt%以上。
此外，如圖1所示，在層間絕緣膜2內(nèi)形成通道4。此處，通道4的底部與銅合金布線3的上表面電連接。此外，如圖1所示，在銅合金布線3與層間絕緣膜1之間，形成第一勢(shì)壘金屬膜5、 第二勢(shì)壘金屬膜6。此外，在通道4與層間絕緣膜2之間，形成第一勢(shì)壘金屬膜7、第二勢(shì)壘金屬膜8。第一勢(shì)壘金屬膜5、7由含氮的導(dǎo)電膜構(gòu)成。此外，第二勢(shì)壘金屬膜6、8由不含氮的導(dǎo)電膜構(gòu)成。此處，在層間絕緣膜1側(cè)(即，與層間絕緣膜1接觸)形成第一勢(shì)壘金屬膜5，在層間絕緣膜2側(cè)(即，與層間絕緣膜2接觸)形成第一勢(shì)壘金屬膜7。此外，在銅合金布線3側(cè) (即，與銅合金布線3接觸)形成第二勢(shì)壘金屬膜6，在通道4側(cè)(S卩，與通道4接觸)形成第二勢(shì)壘金屬膜8。并且，在銅合金布線3以及通道4之間的連接部上，形成第一勢(shì)壘金屬膜 7以及第二勢(shì)壘金屬膜8。并且，第一勢(shì)壘金屬膜5、7中所含的氮的原子濃度為10%以上、40%以下。此外，第一勢(shì)壘金屬膜5、7的厚度(特別是銅合金布線3以及通道4側(cè)面的第一勢(shì)壘金屬膜5、7的膜厚)為Inm以上、IOnm以下。由圖1可知，在銅合金布線3的上表面與通道4底部的連接部上形成第一勢(shì)壘金屬膜7。此處，在該連接部的整個(gè)面上，該第一勢(shì)壘金屬膜7與銅合金布線3接觸。并且，如上所述，第一勢(shì)壘金屬膜7含氮。此外，如圖1所示，著眼于銅合金布線3與通道4的連接部，在銅合金布線3的上表面的一部分上形成高電阻部60。通過(guò)銅合金布線3包含的添加元素與第一勢(shì)壘金屬膜7 包含的氮進(jìn)行反應(yīng)，由此，形成該高電阻部60。此處，含氮的第一勢(shì)壘金屬膜5、7、27、37是與層間絕緣膜1、2、26、36粘接性較好的膜，例如，TaN、TiN、WN等。此外，形成與銅合金布線3、22、23 (銅布線40)以及通道4、四(銅通道39)粘接性較好的、不含氮的第二勢(shì)壘金屬膜6、8、28、38等。作為該第二勢(shì)壘金屬膜6、8、28、38等，可采用Ta、Ti、W等。此外，在銅合金布線3與通道4的連接部上，該第二勢(shì)壘金屬膜8與通道4接觸。然后，對(duì)包含圖1所示結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。并且，在下述中，稱為銅合金布線的情況下，各銅合金布線是與銅合金布線3相同的結(jié)構(gòu)。此外，在稱為第一勢(shì)壘金屬膜的情況下，各第一勢(shì)壘金屬膜是與第一勢(shì)壘金屬膜5、 7相同的結(jié)構(gòu)。此外，在稱為第二勢(shì)壘金屬膜的情況下，各第二勢(shì)壘金屬膜是與第二勢(shì)壘金屬膜6、8相同的結(jié)構(gòu)。首先，如圖2所示，準(zhǔn)備形成有包含柵電極11的晶體管的半導(dǎo)體襯底10。此處，在半導(dǎo)體10的表面形成元件分離膜12。此處，如圖2所示，在半導(dǎo)體襯底10上形成氧化硅膜(絕緣膜)13。然后，如圖2所示，在該氧化硅膜13的表面內(nèi)形成接觸電極14。此處，該接觸電極14與形成在半導(dǎo)體10 表面內(nèi)的活性區(qū)域(未圖示)電連接。然后，如圖3所示，在氧化硅膜13上以該順序形成碳氮化硅膜15以及低介電常數(shù)的層間絕緣膜1。然后，如圖4所示，對(duì)碳氮化硅膜15以及層間絕緣膜1形成槽圖形16。此處，該槽圖形16是通過(guò)使用光刻技術(shù)以及干法刻蝕處理形成的。然后，在槽圖形16的底面和側(cè)面、以及層間絕緣膜1上，形成第一勢(shì)壘金屬膜5(圖 5)。此處，第一勢(shì)壘金屬膜5是含氮的導(dǎo)電膜，例如，可采用氮化鉭。此外，在該第一勢(shì)壘金屬膜5上，形成第二勢(shì)壘金屬膜6 (圖5)。此處，第二勢(shì)壘金屬膜6是不含氮的導(dǎo)電膜，例如采用鉭。然后，如圖5所示，在第二勢(shì)壘金屬膜6上形成銅合金17，以填充槽圖形16。此處， 銅合金17中含有通過(guò)與氮反應(yīng)形成絕緣膜(高電阻部60)的預(yù)定添加元素(本實(shí)施方式中是Al)。因此，在此處的說(shuō)明中，銅合金17是以銅為主要成分的Cu-Al合金。能夠以如下的步驟執(zhí)行Cu-Al合金的形成方法。首先，對(duì)到第二勢(shì)壘金屬膜6為止的形成結(jié)束后的半導(dǎo)體裝置實(shí)施濺射處理。通過(guò)該濺射處理，在第二勢(shì)壘金屬膜6上形成作為籽晶膜的Cu-Al合金膜。此處，該Cu-Al合金膜所含的添加元素(Al)的濃度比目標(biāo)濃度(這是最終形成的銅合金布線3所含的預(yù)定添加元素(Al)的濃度，是0. 04wt%以下、0. 01wt%以上的濃度)高。然后，將該Cu-Al合金膜作為籽晶膜，實(shí)施電場(chǎng)電鍍。通過(guò)該電場(chǎng)電鍍，以填充槽圖形16的方式形成銅。該電場(chǎng)電鍍處理后，在350°C下對(duì)形成過(guò)程中的半導(dǎo)體裝置實(shí)施退火處理。通過(guò)該退火處理，填充在槽圖形16中的銅變?yōu)镃u-Al合金。此外，通過(guò)該退火處理，該Cu-Al合金中的添加元素(Al)的濃度與籽晶膜的添加元素(Al)的濃度相比被稀釋， 該添加元素濃度變?yōu)樗瞿繕?biāo)濃度。并且，形成Cu-Al合金17后，對(duì)該Cu-Al合金17以及第一、第二勢(shì)壘金屬膜5、6 實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。由此，如圖6所示，對(duì)槽圖形16外(即，層間絕緣膜上)的Cu-Al 合金17、第二勢(shì)壘金屬膜6以及第一勢(shì)壘金屬膜5進(jìn)行除去，在層間絕緣膜1的表面內(nèi)配置銅合金布線3。然后，如圖7所示，以覆蓋銅合金布線3的方式，在層間絕緣膜1上以該順序形成碳氮化硅膜18以及低介電常數(shù)的層間絕緣膜2。然后，如圖8所示，對(duì)碳氮化硅膜18以及層間絕緣膜2形成連接孔19以及槽圖形20。此處，使用組合了光刻技術(shù)和干法刻蝕處理的公知的雙嵌入式法形成該連接孔19以及槽圖形20。然后，在槽圖形20的底面和側(cè)面、連接孔19的底面和側(cè)面、以及層間絕緣膜2上形成第一勢(shì)壘金屬膜7 (圖9)。此處，第一勢(shì)壘金屬膜7是含氮的導(dǎo)電膜，例如，可采用氮化鉭。并且，由于該第一勢(shì)壘金屬膜7的形成，在與該第一勢(shì)壘金屬膜7接觸的銅合金布線 3的上表面上形成高電阻部60。更具體地說(shuō)，添加在銅合金布線3中的添加元素(Al)與第一勢(shì)壘金屬膜7所含的氮進(jìn)行反應(yīng)，由此，形成該高電阻部60。此外，在該第一勢(shì)壘金屬膜7上形成第二勢(shì)壘金屬膜8 (圖9)。此處，第二勢(shì)壘金屬膜8是不含氮的導(dǎo)電膜，例如，可采用鉭。然后，如圖9所示，以填充連接孔19以及槽圖形20的方式，在第二勢(shì)壘金屬膜8 上形成Cu-Al合金等的銅合金21。并且，與所述Cu-Al合金17的形成方法相同，在形成預(yù)定的籽晶膜后，實(shí)施電場(chǎng)電鍍處理以及退火處理，由此，形成該銅合金21。并且，在形成銅合金21后，對(duì)該銅合金21以及第一、第二勢(shì)壘金屬膜7、8實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理。由此，如圖10所示，對(duì)連接孔19以及槽圖形20外(S卩，層間絕緣膜2上)的銅合金21、第二勢(shì)壘金屬膜8以及第一勢(shì)壘金屬膜7進(jìn)行除去，在層間絕緣膜2的表面內(nèi)形成銅合金布線22以及通道4 (可理解為該通道4是Cu-Al合金等的銅合金)。并且，圖11示出從上方觀察圖10所示的制造過(guò)程中的半導(dǎo)體裝置的平面圖。此處，以虛線圖示存在于下層的銅合金布線3。然后，以覆蓋銅合金布線22的方式在層間絕緣膜2上以該順序形成碳氮化硅膜25 以及低介電常數(shù)的層間絕緣膜26 (圖12)。然后，對(duì)碳氮化硅膜25以及層間絕緣膜沈形成連接孔(未圖示)以及槽圖形(未圖示)。此處，使用組合了光刻技術(shù)和干法刻蝕處理的公知的雙嵌入式法形成該連接孔以及槽圖形。然后，以使用圖9說(shuō)明的步驟，形成第一勢(shì)壘金屬膜27、第二勢(shì)壘金屬膜觀以及 Cu-Al合金等的銅合金等。然后，對(duì)該銅合金以及第一、第二勢(shì)壘金屬膜27、觀實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理。由此，如圖12所示，在層間絕緣膜沈的表面內(nèi)形成銅合金布線30以及通道四(可理解為該通道四是Cu-Al合金等的銅合金)。此處，第一勢(shì)壘金屬膜27是含氮的導(dǎo)電膜，例如，可采用氮化鉭。并且，由于形成該第一勢(shì)壘金屬膜27，在與該第一勢(shì)壘金屬膜27接觸的銅合金布線22的上表面上形成高電阻部60。更具體地說(shuō)，添加在銅合金布線22的添加元素與第一勢(shì)壘金屬膜27所含的氮反應(yīng)，由此，形成該高電阻部60。此外，第二勢(shì)壘金屬膜28是不含氮的導(dǎo)電膜，例如可采用鉭。此外，以覆蓋銅合金布線30的方式，在層間絕緣膜沈上以該順序形成碳氮化硅膜 35以及含氟氧化硅膜36 (圖13)。然后，對(duì)碳氮化硅膜35以及含氟氧化硅膜36形成連接孔(未圖示)以及槽圖形(未圖示)。此處，使用組合了光刻技術(shù)與干法刻蝕處理的公知的雙嵌入法形成該連接孔以及槽圖形。然后，以使用圖9所說(shuō)明的步驟，形成第一勢(shì)壘金屬膜37、第二勢(shì)壘金屬膜38以及純銅。然后，對(duì)該純銅以及第一、第二勢(shì)壘金屬膜37、38實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理。由此，如圖13所示，在層間絕緣膜36的表面內(nèi)形成銅布線40以及銅通道39。此處，銅布線 40以及銅通道39不是由銅合金構(gòu)成，而是由銅構(gòu)成。此外，第一勢(shì)壘金屬膜37是含氮的導(dǎo)電膜，例如，可采用氮化鉭。并且，由于形成該第一勢(shì)壘金屬膜37，在與該第一勢(shì)壘金屬膜37接觸的銅合金布線30的上表面上，形成高電阻部60。更具體地說(shuō)，銅合金布線30的添加元素與第一勢(shì)壘金屬膜37的氮進(jìn)行反應(yīng)，由此，形成該高電阻部60。此外，第二勢(shì)壘金屬膜38是不含氮的導(dǎo)電膜，例如，可采用鉭。然后，以覆蓋銅布線40的方式，在層間絕緣膜36上，以該順序形成碳氮化硅膜45 以及氧化硅膜46 (圖13)。然后，對(duì)碳氮化硅膜45以及氧化硅膜46形成連接孔(未圖示)。然后，填充鋁，以填充該連接孔。并且，通過(guò)將形成在氧化硅膜41上的鋁構(gòu)圖為預(yù)定的圖形，由此，形成取出電極用的鋁焊盤47 (圖13)。然后，以覆蓋該鋁焊盤47的方式，形成氮化硅膜48作為保護(hù)膜(圖13)。此處，氮化硅膜48具有預(yù)定開口部49，鋁焊盤47從該開口部49底部露出(圖13)。按照如下方式改變結(jié)構(gòu)，在所述制造方法下制作出多個(gè)圖13所示的半導(dǎo)體裝置 (即，包含圖1的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置)。即，使銅合金布線的添加元素的濃度從0到0.01wt% 變化。此外，使通道的通道直徑從100到140nm變化。并且，以下，只將具有圖13的結(jié)構(gòu)、 為了測(cè)定改變添加元素以及通道直徑的多個(gè)半導(dǎo)體裝置稱為樣品。
并且，使用該各半導(dǎo)體裝置對(duì)下層的銅合金布線與通道間的電特性、以及銅合金布線的EM耐性進(jìn)行測(cè)定(即，對(duì)銅合金布線3的EM3耐性以及該銅合金布線3與通道4之間的電阻特性進(jìn)行測(cè)定)。圖14為所述測(cè)定結(jié)果的一例(ICP測(cè)定結(jié)果)，是表示銅合金布線3所含的添加元素(Al)的濃度、銅合金布線3與通道4間的電阻分散之間的關(guān)系的測(cè)定結(jié)果。此處，圖14 的縱軸是銅布線3與通道4之間的電阻的分散(％)，橫軸是銅合金布線3所含的添加元素 (Al)的濃度(wt%)。此外，添加元素的濃度是使用SIMS分析測(cè)定的布線中心部的濃度。并且，將該添加元素的濃度換算為重量％。此外，根據(jù)測(cè)定值，使用(最大值-最小值)/ (中間值的2倍) 的式子導(dǎo)出銅合金布線3與通道4之間的電阻的分散。此處，“最大值”是包括在一個(gè)晶片上以相同條件形成的多個(gè)測(cè)定目標(biāo)時(shí)的、該測(cè)定目標(biāo)的各測(cè)定結(jié)果中的最大值。此外，“最小值”是該多個(gè)測(cè)定結(jié)果中的最小值。并且，通過(guò)SIMS測(cè)定與ICP發(fā)光分光分析法，對(duì)添加元素的濃度進(jìn)行測(cè)定。以下， ICP發(fā)光分光分析法表示銅合金布線3的平均添加元素濃度。在圖14的測(cè)定結(jié)果的一例(ICP測(cè)定結(jié)果)中可知，銅合金布線3的添加元素(Al) 的濃度越高，銅合金布線3與通道4之間的電阻的分散越上升。此外，圖14未示出，但是， 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，銅金屬布線3的添加元素(Al)的濃度越高，銅金屬布線3與通道4之間的電阻異常上升。該電阻以及該電阻的分散上升是因?yàn)?，在銅合金布線3與通道4之間形成包含氮化鋁的高電阻部60。此外，根據(jù)所述試驗(yàn)結(jié)果可知，如果添加元素的濃度為0.(Mwt% (ICP發(fā)光分光分析法)以下，則銅合金布線3與通道4之間的電阻的分散為設(shè)計(jì)上可容許的50%以下。艮口， 因?yàn)樘砑釉氐臐舛葹?. 04wt%以下，所以，可抑制高電阻部60的形成。因此，可抑制銅合金布線3與通道4之間的電阻的分散。此外，因?yàn)榭梢种聘唠娮璨?0的形成，所以，能夠抑制通道4與銅合金布線3之間的電阻的上升。并且，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，不依賴于通道4的通道直徑(更具體地說(shuō)，稍稍依賴)，如果添加元素的濃度為0. 04wt% (ICP發(fā)光分光分析法)以下，則具有如上所述的效果。并且，可知如果添加元素的濃度為0. 03wt%(ICP發(fā)光分光分析法)以下，則銅合金布線3與通道4之間的電阻的分散不依賴于通道4的通道直徑(更具體地說(shuō)，稍稍依賴)，優(yōu)選為30%以下。并且，發(fā)明者們根據(jù)所述試驗(yàn)結(jié)果判明，若銅合金布線3包含的添加元素的濃度為0. 01wt% (ICP發(fā)光分光分析法)以上，可得到較高的EM耐性。并且判明，若添加元素的濃度小于0. 01wt%(ICP發(fā)光分光分析法)，則該銅合金布線3的EM壽命與由銅構(gòu)成的銅布線的EM壽命相比，幾乎沒(méi)有變化。例如，對(duì)于通道4的通道直徑為IOOnm的樣品進(jìn)行EM試驗(yàn)的結(jié)果，若銅合金布線 3所含的添加元素的濃度為0. 01wt% (ICP發(fā)光分光分析法)，則該銅合金布線3的EM壽命為由純銅構(gòu)成的銅布線的EM壽命的2倍以上。此外，例如，對(duì)于通道4的通道直徑為IOOnm的樣品進(jìn)行EM試驗(yàn)的結(jié)果，若銅合金布線3所含的添加元素的濃度為0. 04wt% (ICP發(fā)光分光分析法)，則該銅合金布線3的EM壽命為由純銅構(gòu)成的銅布線的EM壽命的10倍以上。此外，例如，對(duì)于通道4的通道直徑為IOOnm的樣品進(jìn)行EM試驗(yàn)的結(jié)果，若銅合金布線3所含的添加元素的濃度為0. 05wt% (ICP發(fā)光分光分析法)，則該銅合金布線3的EM 壽命與由純銅構(gòu)成的銅布線的EM壽命大致相同。并且，在所述各個(gè)文獻(xiàn)等中，公開了銅合金布線比純銅布線的EM耐性優(yōu)良，但是， 并沒(méi)有言及最低限度所需的所述添加元素的濃度。并且，如上所述，添加元素為Al。但是，在添加元素為Si、Ge、Ga、Sn等的情況下， 能夠得到與如上所述相同的效果(可抑制電阻的上升以及分散、提高EM耐性)。但是，若考慮銅合金布線3自身的電阻，電阻值不會(huì)進(jìn)一步變小，Al最合適。此外，提到使用TaN作為第一勢(shì)壘金屬膜5的情況。但是，在第一勢(shì)壘金屬膜5是 TaSiN、TiN、WN等的情況下，也能夠與如上所述相同的效果(抑制電阻的上升以及分散、提高 EM耐性)。但是，在考慮到防止銅等的擴(kuò)散的勢(shì)壘性的情況下，TaN、TaSiN最合適。此外，如圖13所示，還具有配置在銅合金布線3 (可理解為第一銅合金布線)的更上層、與通道4的上表面電連接的銅合金布線22 (可理解為第二銅合金布線)，銅合金布線 3、銅合金布線22以及通道4由相同的物質(zhì)構(gòu)成。通過(guò)采用該結(jié)構(gòu)，由此，在電子流從銅合金布線3通過(guò)通道4流向銅合金布線22 時(shí)，也能夠提高該銅合金布線22的EM耐性。此外，第一勢(shì)壘金屬膜5、7所含的氮的原子濃度為10%以上。因此，能夠維持第一勢(shì)壘金屬膜5、7的勢(shì)壘性。此外，第一勢(shì)壘金屬膜5、7所含的氮的原子濃度為40%以下。因此，可防止第一勢(shì)壘金屬膜5、7的高電阻化。此外，第一勢(shì)壘金屬膜5、7的膜厚(特別是銅合金布線3以及4側(cè)面的第一勢(shì)壘金屬膜5、7的膜厚)為Inm以上。因此，能夠維持第一勢(shì)壘金屬膜5、7的勢(shì)壘性。此外，第一勢(shì)壘金屬膜5、7的膜厚(特別是銅合金布線3以及4的側(cè)面的第一勢(shì)壘金屬膜5、7的膜厚) 為IOnm以下。因此，能夠抑制銅合金布線3以及通道4的銅合金體積減少引起的該銅合金布線3以及通道4的電阻值的上升。實(shí)施方式2
發(fā)明者們使用所述實(shí)施方式1記載的各樣品，對(duì)銅合金布線的膜厚與EM耐性的關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果判明為，如以下詳細(xì)所述，從EM壽命的觀點(diǎn)看，越是膜厚較薄的銅合金布線電流密度越高，所以，使添加元素的濃度為高濃度可提高EM耐性。在所述各樣品中(如實(shí)施方式1中所說(shuō)明的那樣，是具有圖13所示結(jié)構(gòu)的多個(gè)半導(dǎo)體裝置，改變了添加元素濃度以及通道直徑)，對(duì)銅合金布線3與通道4的結(jié)構(gòu)的EM耐性 (EM壽命)和銅合金布線22與通道四的結(jié)構(gòu)的EM耐性(EM壽命)進(jìn)行研究、比較。此處，通道4、四的通道直徑都為lOOnm。此外，銅合金布線3的膜厚是銅合金布線 22的膜厚的60% (S卩，銅合金布線3的膜厚比銅合金布線22的膜厚薄)。此外，銅合金布線 3的添加元素的濃度在ICP測(cè)定中是0. 03wt%或者0. (Mwt%。此外，銅合金布線22、30的添加元素的濃度為0. 02wt% (ICP測(cè)定)。該試驗(yàn)的結(jié)果是，銅合金布線3的添加元素的濃度為0. 03wt%時(shí)，銅合金布線3與通道4的結(jié)構(gòu)的EM壽命為銅合金布線22與通道四的結(jié)構(gòu)的EM壽命的0. 5倍。此外，銅合金布線3的添加元素的濃度為0. 04wt%時(shí)，銅合金布線3與通道4的結(jié)構(gòu)的EM壽命和銅合金布線22與通道四的結(jié)構(gòu)的EM壽命大致相同。如上所述，為了彌補(bǔ)EM壽命隨著銅合金布線的膜厚變薄而降低，需要使銅合金布線的添加元素的濃度為高濃度。并且，在相同的添加元素濃度中，銅合金布線的膜厚越薄EM 壽命越短，這是因?yàn)?，即使在銅合金布線與通道的連接部上也形成相同體積的孔隙，如果銅合金布線較薄，則容易導(dǎo)致該連接部的斷線。此外，從以下所示的降低電阻值的觀點(diǎn)看，可從如上所述結(jié)構(gòu)所示那樣理解(例如，著眼于圖13)，優(yōu)選銅合金布線3(可理解為第一銅合金布線)、配置在該銅合金布線3更上方的銅合金布線22 (可理解為為第二銅合金布線。此處，該第二銅合金布線的膜厚比第一銅合金布線的膜厚要厚)滿足以下的關(guān)系。S卩，銅合金布線22的添加元素的濃度優(yōu)選為銅合金布線3的添加元素的濃度以下。伴隨該添加元素的控制，能夠按照該控制對(duì)膜厚較厚的銅合金布線22的電阻值的上升進(jìn)行抑制。并且，進(jìn)一步優(yōu)選為銅合金布線22不是由合金構(gòu)成而是由純銅構(gòu)成。實(shí)施方式3
圖15示出本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的放大剖面圖。比較圖1與圖15可知，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置除了以下這點(diǎn)以外其他均相同。S卩，如圖15所示，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，在銅合金布線3與通道4的連接部上，除去了第一勢(shì)壘金屬膜7。因此，在該連接部，通道4只通過(guò)第二勢(shì)壘金屬膜8與銅合金布線3電連接。此處，如在實(shí)施方式1中所說(shuō)明的那樣，第一勢(shì)壘金屬膜7是含氮的導(dǎo)電膜。此外， 第二勢(shì)壘金屬膜8是不含氮的導(dǎo)電膜。并且，從后述的制造步驟可知，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，在該連接部附近的銅合金布線3上形成高電阻部60。此外，從后述的制造步驟可知，該連接部附近的銅合金布線3可部分凹陷。并且，由圖15可知，在層間絕緣膜2與通道4之間形成第一勢(shì)壘金屬膜7。因此， 著眼于圖15圓形標(biāo)記的部分，該第一勢(shì)壘金屬膜7的端部與銅合金布線3的上表面連接。其他的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)相同。因此，此處省略其他結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。然后，對(duì)包含圖15所示的結(jié)構(gòu)(S卩，為如下結(jié)構(gòu)在銅合金布線3與通道4的連接部上不形成第一勢(shì)壘金屬膜7，該銅合金布線3的上表面與形成在通道4側(cè)面的第一勢(shì)壘金屬膜7的端部相連接，此外，在該連接部上，只形成第二勢(shì)壘金屬膜8的結(jié)構(gòu)。)的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，實(shí)施在實(shí)施方式1中所說(shuō)明的圖1到圖8的步驟。然后，在槽圖形20的底面與側(cè)面、連接孔19的底面與側(cè)面以及層間絕緣膜2上形成第一勢(shì)壘金屬膜7 (圖16)。此處，第一勢(shì)壘金屬膜7是含氮的導(dǎo)電膜，例如，可采用氮化鉭。并且，由于形成該第一勢(shì)壘金屬膜7，在與該第一勢(shì)壘金屬膜7接觸的銅合金布線3的上表面形成高電阻部 60。銅合金布線3中所添加的添加元素(Al)與第一勢(shì)壘金屬膜7所含的氮進(jìn)行反應(yīng)，由此， 形成該高電阻部60。然后，在進(jìn)行了第一勢(shì)壘金屬膜7的形成的室內(nèi)，實(shí)施使用了氬離子(Ar+)的濺射刻蝕處理。由此，如圖17所示，對(duì)層間絕緣膜2上、槽圖形20的底部上以及連接孔19底部上的第一勢(shì)壘金屬膜7進(jìn)行除去。并且，通常，在圖16的步驟中形成在相當(dāng)于最表面的層間絕緣膜2上的第一勢(shì)壘金屬膜7與形成在槽圖形16等內(nèi)的第一勢(shì)壘金屬膜7相比，膜厚更厚。因此，層間絕緣膜2上的第一勢(shì)壘金屬膜7可稍有殘留。因此，第一勢(shì)壘金屬膜7只殘留在槽圖形20的側(cè)面部以及連接孔19的側(cè)面部(圖 17)。此外，如上所述，在層間絕緣膜2上也可殘留第一勢(shì)壘金屬膜7。在圖17中，著眼于連接孔19下方存在的銅合金布線3的上表面。于是，該銅合金布線3的上表面與形成在該連接孔19側(cè)面的第一勢(shì)壘金屬膜7的端部連接。作為該連接的部分以外的、形成有高電阻部60的該銅合金布線3的上表面從連接孔19的底部露出。并且，如圖17所示，通過(guò)該濺射刻蝕處理，有時(shí)存在于連接孔19下方的銅合金布線3上表面的一部分以及存在于槽圖形20下方的層間絕緣膜2的一部分被刻蝕。此外，通過(guò)該刻蝕處理，在除去第一勢(shì)壘金屬膜7時(shí)，在室內(nèi)放出氮。因此，由于該放出的氮的影響，在從連接孔19的底部露出的銅合金布線的上表面部分，稍稍進(jìn)行高電阻部60的形成。并且，在除去了第一勢(shì)壘金屬膜7的一部分之后，如圖18所示，在層間絕緣膜2上方、槽圖形20的側(cè)面部與底面部以及連接孔19的側(cè)面部與底面部上形成第二勢(shì)壘金屬膜 8。因此，如圖18可知，在槽圖形20的底面部以及連接孔19的底面部上只形成第二勢(shì)壘金屬膜8。另一方面，在層間絕緣膜2的上表面、槽圖形20的側(cè)面部以及連接孔19的側(cè)面部上形成第一勢(shì)壘金屬膜7和第二勢(shì)壘金屬膜8 (并且，與層間絕緣膜2接觸，形成第一勢(shì)壘金屬膜7，在該第一勢(shì)壘金屬膜7上形成第二勢(shì)壘金屬膜8)。此處，第二勢(shì)壘金屬膜8是不含氮的導(dǎo)電膜，例如，可以采用鉭。然后，如圖19所示，在第二勢(shì)壘金屬膜8上形成銅合金21，以填充連接孔19以及槽圖形20。此處，該銅合金21與實(shí)施方式1相同，是含有Al作為預(yù)定的添加元素的Cu-Al 合金。并且，如實(shí)施方式1中所說(shuō)明的那樣，形成預(yù)定的籽晶膜之后，實(shí)施電場(chǎng)電鍍處理以及退火處理，由此，形成該銅合金21。并且，形成銅合金21之后，對(duì)該銅合金21、第二勢(shì)壘金屬膜8以及第一勢(shì)壘金屬膜7實(shí)施化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)處理。由此，如圖20所示，對(duì)連接孔19以及槽圖形20外(即， 層間絕緣膜2上)的銅合金21、第二勢(shì)壘金屬膜8以及第一勢(shì)壘金屬膜7進(jìn)行除去，在層間絕緣膜2的表面內(nèi)形成銅合金布線22以及通道4。并且，由如上所述步驟可知，通道4由 Cu-Al合金等的銅合金構(gòu)成。并且，從以后的步驟到形成鋁焊盤47以及作為保護(hù)膜的氮化硅膜48的步驟，與使用圖12、13所說(shuō)明的步驟相同(參照實(shí)施方式1對(duì)應(yīng)的部分)。因此，省略以后步驟的說(shuō)明。發(fā)明者進(jìn)行如下試驗(yàn)，對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的效果與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的效果進(jìn)行比較。作為試驗(yàn)用的樣品，準(zhǔn)備如下的樣品。準(zhǔn)備銅合金布線3的添加元素濃度為0. 04wt% (ICP測(cè)定)、銅合金布線22的添加元素濃度為0.03wt% (ICP測(cè)定)的、具有圖13所示結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置(實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置，以下稱為樣品A)。并且，準(zhǔn)備了銅合金布線3的添加元素濃度為0. 04wt% (ICP測(cè)定)、銅合金布線22的添加元素濃度為0. 03wt% (ICP測(cè)定)的、例如具有圖20所示結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置(本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，以下稱為樣品B)。試驗(yàn)的結(jié)果是，在樣品A中，銅合金布線3與通道4的連接部的電阻的分散是50%， 而樣品B能夠降低到40%。此外，樣品B的銅合金布線3與通道4的連接部的平均電阻是樣品A的連接部的平均電阻值的60%。這是因?yàn)?，在樣品A的連接部形成第一勢(shì)壘金屬膜7、第二勢(shì)壘金屬膜 8，而在樣品B中只形成第二勢(shì)壘金屬膜8。即，這是因?yàn)?，?duì)于樣品B來(lái)說(shuō)，勢(shì)壘金屬膜整體的膜厚較薄的緣故。在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，由如上所述步驟可知，存在銅合金布線3的上表面與第一勢(shì)壘金屬膜7接觸的機(jī)會(huì)。此外，在除去第一勢(shì)壘金屬膜7時(shí)，將該銅合金布線3 的上表面暴露在含氮的氣氛中。此外，在完成品中，雖然接觸面積小，但是，第一勢(shì)壘金屬膜 7的一部分與該銅合金布線3的上表面接觸。但是，在本實(shí)施方式中，也將銅合金布線3的添加元素的濃度限定在實(shí)施方式1所述的范圍內(nèi)。因此，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，也與實(shí)施方式1相同，具有降低銅合金布線 3與通道4的連接部的電阻以及抑制該電阻分散的效果。并且，由本實(shí)施方式記載的試驗(yàn)結(jié)果可知，通過(guò)采用本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，由此，與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置相比，可降低銅合金布線與通道的連接部的電阻以及抑制該電阻的分散。并且，在實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置中，銅合金布線3的上表面與第一勢(shì)壘金屬膜7 的接觸面積較大。但是，實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置與本實(shí)施方式相比較，沒(méi)有除去第一勢(shì)壘金屬膜7的步驟，可謀求制造步驟的簡(jiǎn)化。另一方面，如上所述，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體字裝置相比較，制造步驟稍稍增加。但是，與實(shí)施方式1的情況相比，可減小銅合金布線3的上表面與第一勢(shì)壘金屬膜7的接觸面積(在本實(shí)施方式中，如上所述，是形成在層間絕緣膜2與通道4側(cè)面之間的第一勢(shì)壘金屬膜7的端部稍稍與銅合金布線3的上表面接觸的程度)。因此，因?yàn)槟軌蛞种聘唠娮璨?0的形成，所以，可進(jìn)一步降低銅合金布線3與通道 4的連接部的電阻，并且，可進(jìn)一步抑制該電阻的分散。此外，在圖15的結(jié)構(gòu)中，在由該Cu-Al合金形成籽晶膜后，實(shí)施電鍍處理(也包括電鍍處理后的熱處理)，由此，形成由銅合金(Cu-Al合金)構(gòu)成的通道4。因此，通常存在外周部與通道4的內(nèi)部相比Al的濃度高的傾向。如果第一勢(shì)壘金屬膜7以及第二勢(shì)壘金屬膜8沒(méi)有一起形成在銅合金布線3與由銅合金(Cu-Al合金)構(gòu)成的通道4的連接部上，則第一勢(shì)壘金屬膜7含有的氮與通道4外周部附近含有的Al容易引起反應(yīng)。即，促進(jìn)高電阻部60的形成。但是，如圖15所示，在本實(shí)施方式中，不在銅合金布線3與銅由合金(Cu-Al合金) 構(gòu)成的通道4的連接部上形成第一勢(shì)壘金屬膜7。此外，在所述銅合金布線3與所述通道4 的連接部上形成第二勢(shì)壘金屬膜8 (并且，將在該連接部上除去第一勢(shì)壘金屬膜7的結(jié)構(gòu)稱為擊穿)。因此，第二勢(shì)壘金屬膜8起到勢(shì)壘作用，能夠抑制第一勢(shì)壘金屬膜7含有的氮與通道4的外周部附近含有的Al的反應(yīng)。因此，采用本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，由此，可進(jìn)一步抑制銅合金布線3與通道4的連接部的高電阻部60的形成。并且，如圖21所示，所述擊穿結(jié)構(gòu)可以由上層的通道與下層的通道連續(xù)形成。對(duì)圖21所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，在層間絕緣膜80內(nèi)形成第一通道81、第一銅合金布線82、第二通道83以及第二銅合金布線84。此處，第一通道81、第一銅合金布線82、以及第二銅合金布線84在作為主要成分的銅(Cu)中添加了 Al。此外，第一銅合金布線82與第一通道83的底部電連接。此外，第二銅合金布線84與第二通道83的底部電連接。此外，如圖21所示，在層間絕緣膜80、與第一通道81的側(cè)面以及第二通道83的側(cè)面之間形成含氮的第一勢(shì)壘金屬膜85。此外，在層間絕緣膜80與第一銅合金布線82、84 之間也形成第一勢(shì)壘金屬膜85。此處，第一勢(shì)壘金屬膜85與層間絕緣膜80接觸，不在第一銅合金布線82與第一通道81的連接部上形成，并且不在第二銅合金布線84與第二通道83的連接部上形成。此外，在層間絕緣膜80與、第一通道81的側(cè)面以及第二通道83的側(cè)面之間形成不含氮的第二勢(shì)壘金屬膜86。此外，在層間絕緣膜80與第一銅合金布線82、84之間也形成第二勢(shì)壘金屬膜86。此處，第二勢(shì)壘金屬膜86與第一通道81以及第二通道83接觸，形成在第一銅合金布線82與第一通道81的連接部上，也形成在第二銅合金布線84與第二通道83的連接部上。在該擊穿結(jié)構(gòu)連續(xù)的情況下，當(dāng)然具有本實(shí)施方式記載的效果。實(shí)施方式4
然后，對(duì)含有圖15所示的結(jié)構(gòu)(S卩，如下結(jié)構(gòu)在銅合金布線3與通道4的連接部上不形成第一勢(shì)壘金屬膜7，該銅合金布線3的上表面與形成在通道4側(cè)面上的第一勢(shì)壘金屬膜 7的端部連接，此外，在該連接部上只形成第二勢(shì)壘金屬膜8。)的半導(dǎo)體裝置的其他制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，進(jìn)行實(shí)施方式1中所說(shuō)明的圖1到圖8的步驟。然后，在槽圖形20的底面與側(cè)面、連接孔19的底面與側(cè)面以及層間絕緣膜2上形成第一勢(shì)壘金屬膜7 (圖22)。此處，第一勢(shì)壘金屬膜7是含氮的導(dǎo)電膜，例如，可采用氮化鉭。并且，由于形成該第一勢(shì)壘金屬膜7，在與該第一勢(shì)壘金屬膜7接觸的銅合金布線3的上表面上形成高電阻部60。銅合金布線3中添加的添加元素(Al)與第一勢(shì)壘金屬膜7中包含的氮進(jìn)行反應(yīng)，由此，形成該高電阻部60。然后，在該第一勢(shì)壘金屬膜7上形成第二勢(shì)壘金屬膜8 (圖22)。此處，第二勢(shì)壘金屬膜8是不含氮的導(dǎo)電膜，例如可采用鉭。然后，在進(jìn)行了勢(shì)壘金屬膜7、8的形成的室內(nèi)，實(shí)施使用了氬離子(Ar+)的濺射刻蝕處理(圖23)。由此，如圖23所示，除去槽圖形20的底部上以及連接孔19的底部上的勢(shì)壘金屬膜7、8。并且，通常，在圖22的步驟中，形成在相當(dāng)于最表面的層間絕緣膜2上的勢(shì)壘金屬膜7、8與形成在槽圖形20或者連接孔19內(nèi)的勢(shì)壘金屬膜7、8相比，膜厚較厚。因此，層間絕緣膜2上的第一勢(shì)壘金屬膜7能夠殘留。
因此，勢(shì)壘金屬膜7、8只殘留在槽圖形20的側(cè)面部以及連接孔19的側(cè)面部(圖 23)。此外，如上所述，在層間絕緣膜2上能夠殘留第一勢(shì)壘金屬膜7。在圖23中，著眼于銅合金布線3的上表面。該銅合金布線3的上表面與形成在該連接孔19側(cè)面的第一勢(shì)壘金屬膜7的端部連接。此外，該銅合金布線3的上表面的一部分從連接孔19的底部露出。并且，通過(guò)該濺射刻蝕處理，如圖23所示，有時(shí)存在于連接孔19下方的銅合金布線3的上表面的一部分以及存在于槽圖形20的下方的層間絕緣膜2的一部分也被刻蝕。并且，在第一勢(shì)壘金屬膜7被第二勢(shì)壘金屬膜8覆蓋的狀態(tài)下，實(shí)施所述濺射刻蝕處理。因此，能夠抑制在室內(nèi)放出的氮的量。因此，能夠抑制從連接孔19的底部露出的銅合金布線3的部分的高電阻部60的形成。并且，在所述濺射刻蝕處理之后，如圖M所示，在勢(shì)壘金屬膜7、8以及連接孔19 的底部形成第三勢(shì)壘金屬膜50。此處，該第三勢(shì)壘金屬膜50是不含氮的導(dǎo)電膜，例如，可以采用鉭。然后，如圖25所示，在第三勢(shì)壘金屬膜50上形成銅合金21，以填充連接孔19以及槽圖形20。此處，該銅合金21可采用在作為主要成分的銅(Cu)中包含作為預(yù)定添加元素的Al的Cu-Al合金等。并且，在形成預(yù)定的籽晶膜后，實(shí)施電場(chǎng)電鍍處理以及退火處理，由此，形成該銅合金21。并且，形成銅合金21后，對(duì)該銅合金21以及勢(shì)壘金屬膜7、50實(shí)施化學(xué)機(jī)械研磨 (CMP)處理。由此，如圖沈所示，除去連接孔19以及槽圖形20外(即，層間絕緣膜2上)的銅合金21、以及勢(shì)壘金屬膜7、50，在層間絕緣膜2的表面內(nèi)形成銅合金布線22以及通道4。 由所述結(jié)構(gòu)可知，通道4由Cu-Al合金等的銅合金構(gòu)成。并且，從以后的步驟到形成鋁焊盤47以及作為保護(hù)膜的氮化硅膜48的步驟，與使用圖12、13所說(shuō)明的步驟相同(參照對(duì)應(yīng)于實(shí)施方式1的部分)。因此，省略以后的步驟。發(fā)明者們對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的效果與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的效果進(jìn)行了比較試驗(yàn)。作為試驗(yàn)用的樣品，準(zhǔn)備了如下的樣品。準(zhǔn)備銅合金布線3的添加元素濃度為0. 04wt% (ICP測(cè)定)、銅合金布線22的添加元素濃度為0. 03% (ICP測(cè)定)的、圖13所示結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置(實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置， 以下稱為樣品A)。并且，準(zhǔn)備銅合金布線3的添加元素濃度為0. 04wt%(ICP測(cè)定)、銅合金布線22的添加元素濃度為0. 03% (ICP測(cè)定)的、例如具有圖沈所示結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置(本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，以下稱為樣品C)。試驗(yàn)的結(jié)果是，在樣品A中，銅合金布線3與通道4的連接部的電阻的分散為50%， 與此相對(duì)，在樣品C中，可降低到20%。樣品C的該電阻的分散抑制效果比所述樣品B優(yōu)良。如上所述，在第一勢(shì)壘金屬膜7被第二勢(shì)壘金屬膜8覆蓋的狀態(tài)下，實(shí)施所述濺射處理(圖23)。因此，能夠抑制室內(nèi)放出的氮的量。因此，能夠抑制從連接孔19的底部露出的銅合金布線3的部分的高電阻部 60的形成。此外，樣品C的銅合金布線3與通道4的連接部的平均電阻是樣品A的60%。這是因?yàn)?，在樣品A的連接部上形成第一勢(shì)壘金屬膜7、第二勢(shì)壘金屬膜8，而在樣品C中，只形成第二勢(shì)壘金屬膜50。即，這是因?yàn)?，?duì)于樣品C來(lái)說(shuō)，勢(shì)壘金屬膜整體的膜厚較厚。
如上所述，采用本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，由此，與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置相比，能夠降低銅合金布線與通道的連接部的電阻以及抑制該電阻的分散。此外，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，形成第三勢(shì)壘金屬膜50。因此，可防止銅等從銅合金布線22的底部向?qū)娱g絕緣膜2的擴(kuò)散。在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，由如上所述的步驟可知，存在銅合金布線3的上表面與第一勢(shì)壘金屬膜7接觸的機(jī)會(huì)。此外，在完成品中，雖然接觸面積小，但是，第一勢(shì)壘金屬膜7的一部分(即，形成在層間絕緣膜2與通道4之間的、勢(shì)壘金屬膜7的端部)與該銅合金布線3的上表面接觸。但是，在本實(shí)施方式中，也將銅合金布線3的添加元素的濃度限定在實(shí)施方式1所示的范圍。因此，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，也與實(shí)施方式1相同，具有降低銅合金布線 3與通道4的連接部的電阻以及抑制該電阻的分散的效果。并且，從本實(shí)施方式記載的試驗(yàn)結(jié)果可知，通過(guò)采用本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，由此，與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置相比，能夠降低銅合金布線與通道的連接部的電阻以及抑制該電阻的分散。并且，在實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置中，不需要第三勢(shì)壘金屬膜50，與本實(shí)施方式的情況相比，步驟數(shù)較少。但是，在除去第一勢(shì)壘金屬膜7時(shí)，將銅合金布線3的上表面暴露在含氮的氣氛中，容易引起高電阻部60的形成。另一方面，如上所述，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置形成第三勢(shì)壘金屬膜50，所以，制造步驟稍稍增加。但是，如上所述，在進(jìn)行所述濺射刻蝕處理(圖23)時(shí)，能夠抑制在室內(nèi)放出的氮的量。因此，能夠抑制從連接孔19的底部露出的銅合金布線3的部分的、高電阻部60的形成。因此，能夠進(jìn)一步降低銅合金布線3與通道4的連接部的電阻，并且，能夠進(jìn)一步抑制該電阻的分散。并且，在本實(shí)施方式中，在銅合金本布線3與由銅合金(Cu-Al合金)構(gòu)成的通道4 的連接部上不形成第一勢(shì)壘金屬膜7。此外，在所述銅合金布線3與所述通道4的連接部上形成第二勢(shì)壘金屬膜8 (并且，將在該連接部上除去第一勢(shì)壘金屬膜7的結(jié)構(gòu)稱為擊穿結(jié)構(gòu))。因此，第二勢(shì)壘金屬膜8起到勢(shì)壘的作用，能夠抑制第一勢(shì)壘金屬膜7含有的氮與通道4的外周部附近含有的Al的反應(yīng)。因此，通過(guò)采用本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，能夠進(jìn)一步抑制銅合金布線3與通道4的連接部的高電阻部60的形成。并且，如實(shí)施方式3中所說(shuō)明的那樣，本實(shí)施方式的所述擊穿結(jié)構(gòu)可以以上層的通道與下層的通道連續(xù)地形成(圖27)。對(duì)圖27所述的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，在層間絕緣膜80內(nèi)形成第一通道81、第一銅合金布線82、第二通道83以及第二銅合金布線84。此處，第一通道81、第一銅合金布線82、第二通道83以及第二銅合金布線84在作為主要成分的銅(Cu)中添加了 Al。此外，第一銅合金布線82與第一通道81的底部電連接。此外，第二通道83與第一銅合金布線82的底部電連接。此外，第二銅合金布線84與第二通道83的底部電連接。此外，如圖27所示，在第一通道81以及第二通道83的側(cè)面，從層間絕緣膜80朝向通道內(nèi)部，以該順序?qū)盈B第一勢(shì)壘金屬膜85、第二勢(shì)壘金屬膜86以及第三勢(shì)壘金屬膜50。 此處，第一勢(shì)壘金屬膜85是含氮的勢(shì)壘金屬膜。此外，第二勢(shì)壘金屬膜86以及第三勢(shì)壘金屬膜50是不含氮的勢(shì)壘金屬膜。此外，如圖27所示，在第一銅合金布線82的側(cè)面，從層間絕緣膜80朝向布線內(nèi)部，以該順序?qū)盈B第一勢(shì)壘金屬膜85、第二勢(shì)壘金屬膜86以及第三勢(shì)壘金屬膜50。此外， 第一銅合金布線82的底部只形成第三勢(shì)壘金屬膜50。此外，如圖27所示，在第一通道81與第一銅合金布線82的連接部只形成第三勢(shì)壘金屬膜50。此外，在第二通道83與第二銅合金布線84的連接部，只形成第三勢(shì)壘金屬膜 60。即，在各通道81、83與各銅合金布線82、84的連接部上不形成含氮的第一勢(shì)壘金屬膜 85。在該擊穿結(jié)構(gòu)連續(xù)的情況下，當(dāng)然也具有本實(shí)施方式記載的效果。此外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中(例如，著眼于圖13)，層間絕緣膜1、2、26、36可以是SiOC膜，也可以是FSG (SiOF)膜等相對(duì)介電常數(shù)不同的膜。使用這些膜作為間絕緣膜 U2.26.36,由此，可謀求降低寄生電容。并且，SiOC膜與FSG膜相比，可謀求降低寄生電容。此外，著眼于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)(例如著眼于圖13)，含有第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)和第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)。此處，第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)配置在層間絕緣膜沈內(nèi)，由膜厚比銅布線40薄的銅合金布線30 (可理解為第一布線)和由銅合金構(gòu)成的通道四(可理解為第一通道)構(gòu)成。此外， 在第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)中，銅通道39的底部與銅合金布線30的上表面連接。此處，第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)是在作為主要成分的Cu中添加Al而成的。此外，第二嵌入式結(jié)構(gòu)配置在層間絕緣膜36內(nèi)，由膜厚比銅合金布線30厚的銅布線40 (可理解為第二布線)與銅通道39 (可理解為第二通道)構(gòu)成，由純銅構(gòu)成。具有該第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)和第二嵌入式結(jié)構(gòu)，由此，具有該結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置能夠?qū)⒌诙度胧浇Y(jié)構(gòu)的電阻值降低的得比第一嵌入式結(jié)構(gòu)的電阻值低。由此，與存在于更下層的銅合金布線30相比，可跨過(guò)長(zhǎng)距離配置膜厚更厚的銅布線40，并且，該銅布線40配置在更上層。并且，在所述第一、第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)中，使存在于更上層的銅通道39的直徑比存在于更下層的銅通道四的直徑大。由此，能夠進(jìn)一步使第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)的電阻比第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)的電阻小。此外，在所述第一、第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)中，在銅通道39的底部與銅合金布線30的上表面之間的連接部上，例如，如圖13所示，至少形成含氮的第一勢(shì)壘金屬膜37。因此，在該連接部上，在銅合金布線30的上表面上形成高電阻部60。但是，銅合金布線39所含的Al的濃度為0. 04wt% (ICP發(fā)光分光分析法)以下，所以，能夠抑制高電阻部60的形成。此外，該Al的濃度為0. 01wt%(ICP發(fā)光分光分析法)以上，所以，能夠提高銅合金布線39的EM耐性。此外，在所述第一、第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)中，(例如，著眼于圖13)在第二嵌入式結(jié)構(gòu)與層間絕緣膜36之間，以與層間絕緣膜36接觸的方式形成含氮的第一勢(shì)壘金屬膜37。此外，在第二勢(shì)壘金屬膜與層間絕緣膜36之間，以與銅布線40以及銅通道39接觸的方式，形成不含氮的第二勢(shì)壘金屬膜38。
對(duì)于該結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，依賴于如下理由含氮的第一勢(shì)壘金屬膜37與第二勢(shì)壘金屬膜 38比較，與層間絕緣膜36的粘結(jié)性良好，不含氮的第二勢(shì)壘金屬膜38與第一勢(shì)壘金屬膜 37相比，與銅(Cu)的粘結(jié)性良好。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括晶體管，形成在半導(dǎo)體襯底上，被第一層間絕緣膜覆蓋；第一銅合金布線，形成在配置于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中包含預(yù)定的添加元素；通道，形成在配置于所述第二層間絕緣膜上的第三層間絕緣膜內(nèi)，與所述第一銅合金布線的上表面電連接，在作為主要成分的Cu中包含預(yù)定的添加元素；第一勢(shì)壘金屬膜，與所述第一銅合金布線相接觸地形成在所述第一銅合金和所述通道的連接部上，并且含氮；以及第二勢(shì)壘金屬膜，在所述第一銅合金布線和所述通道的連接部上，與所述通道相接觸， 所述預(yù)定的添加元素的濃度為0. 01wt%以上，0. 04wt%以下； 所述預(yù)定的添加元素是Al、Ge、(ia、Sn中的任意一種。
2.如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第二勢(shì)壘金屬膜不含氮。
3.如權(quán)利要求2記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第二勢(shì)壘金屬膜的材料是Ta、Ti、W中的任意一種。
4.如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一勢(shì)壘金屬膜的材質(zhì)是TaN、TaSiN、TiN、WN中的任意一種。
5.如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第二層間絕緣膜和所述第三層間絕緣膜分別是SiOC膜。
6.如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具有第二銅合金布線，配置在所述第三層間絕緣膜內(nèi)，設(shè)置在所述第一銅合金布線的更上層，與所述通道的上表面電連接；所述第一銅合金布線和所述第二銅合金布線在作為主要成分的Cu中含有所述預(yù)定的添加元素。
7.如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在配置于所述第三層間絕緣膜上的第四層間絕緣膜內(nèi)還具有主要成分為Cu，所述預(yù)定的添加元素濃度比所述第一銅合金布線低的布線。
8.如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述第三層間絕緣膜內(nèi)還具有設(shè)置在所述第一銅合金布線的更上層，并與所述通道的上表面電連接的第二銅合金布線；所述第二銅合金布線在作為主要成分的Cu中含有所述預(yù)定的添加元素； 所述第一勢(shì)壘金屬膜以與所述第三層間絕緣膜相接觸的方式形成在所述第三層間絕緣膜和所述第二銅合金布線之間；所述第二勢(shì)壘金屬膜以與所述第二銅合金布線相接觸的方式形成在所述第三層間絕緣膜和所述第二銅合金布線之間。
9.如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包含在所述第一勢(shì)壘金屬膜中的氮的原子濃度為10%以上、40%以下。
10.如權(quán)利要求7或者8記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第一勢(shì)壘金屬膜的膜厚為Inm以上、IOnm以下。
11.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括第一銅合金布線，配置在第一層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中添加有預(yù)定的添加元素；第二層間絕緣膜，形成在所述第一層間絕緣膜上；和第二銅合金布線，設(shè)置在所述第二層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中添加有所述預(yù)定的添加元素，所述預(yù)定的添加元素是Al、Ge、(ia、Sn中的任意一種；所述第二銅合金布線的所述預(yù)定的添加元素的濃度小于所述第一銅合金布線的所述預(yù)定的添加元素的濃度。
12.如權(quán)利要求11記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第二銅合金布線的膜厚比所述第一銅合金布線的膜厚要厚。
13.如權(quán)利要求11記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一層間絕緣膜以及所述第二層間絕緣膜的相對(duì)介電常數(shù)不同。
14.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括銅合金布線，設(shè)置在第一層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中添加有預(yù)定的添加元素；第二層間絕緣膜，形成在所述第一層間絕緣膜上；和銅布線，設(shè)置在所述第二層間絕緣膜內(nèi)，膜厚比所述銅合金布線厚、僅由Cu構(gòu)成， 所述預(yù)定的添加元素是Al、Ge、Ga、Sn中的任意一種。
15.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)，設(shè)置在第一層間絕緣膜內(nèi)，由第一布線與第一通道構(gòu)成，在作為主要成分的Cu中添加預(yù)定的添加元素而成；第二層間絕緣膜，形成在所述第一層間絕緣膜上；和第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述第二層間絕緣膜內(nèi)，由膜厚比所述第一布線厚的第二布線和第二通道構(gòu)成，所述第一布線的上部與所述第二通道的下表面連接，并且僅由Cu構(gòu)成，所述預(yù)定的添加元素是Al、Ge、Ga、Sn中的任意一種。
16.如權(quán)利要求15記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第二通道的直徑比所述第一通道的直徑大。
17.如權(quán)利要求15記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具有第一勢(shì)壘金屬膜，與所述第一布線相接觸地形成在所述第二通道的底部與所述第一布線的上表面的連接部上，并且含氮；所述第一布線所含的所述預(yù)定的添加元素的濃度為0. 04wt%以下。
18.如權(quán)利要求17記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一布線所含的所述預(yù)定的添加元素的濃度為0. 01wt%以上。
19.如權(quán)利要求17記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，以與所述層間絕緣膜相接觸的方式，在所述第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)與所述第二層間絕緣膜之間也形成所述第一勢(shì)壘金屬膜；還具有第二勢(shì)壘金屬膜，該第二勢(shì)壘金屬膜以與所述第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)相接觸的方式，形成在所述第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)與所述第二層間絕緣膜之間。
20.如權(quán)利要求13記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一層間絕緣膜以及所述第二層間絕緣膜分別是SiOC膜或者FSG膜的任意一種。
21.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括第一通道，形成在層間絕緣膜內(nèi)，在作為主要成分的Cu中添加有預(yù)定的添加元素； 第一銅合金布線，形成在所述層間絕緣膜內(nèi)，與所述第一通道的底部電連接，在作為主要成分的Cu中添加有所述預(yù)定的添加元素；第一勢(shì)壘金屬膜，與所述層間絕緣膜相接觸地形成在所述層間絕緣膜和所述第一通道之間，并且含氮；和第二勢(shì)壘金屬膜，與所述第一通道相接觸地形成在所述層間絕緣膜和所述第一通道之間，在所述第一銅合金布線與所述第一通道的連接部上除去所述第一勢(shì)壘金屬膜； 在所述第一銅合金布線與所述第一通道的連接部上也形成所述第二勢(shì)壘金屬膜； 所述預(yù)定的添加元素是Al、Ge、Ga、Sn中的任意一種。
22.如權(quán)利要求21記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具有第二通道，形成在所述層間絕緣膜內(nèi)，與所述第一銅合金布線的底部電連接， 在作為主要成分的Cu中添加有所述預(yù)定的添加元素；第二銅合金布線，形成在所述層間絕緣膜內(nèi)，與所述第二通道的底部電連接，在作為主要成分的Cu中添加有所述預(yù)定的添加元素，在所述第二層間絕緣膜與所述第二通道之間，以與所述第二層間絕緣膜相接觸的方式，形成含有氮原子的第三勢(shì)壘金屬膜；在所述第二層間絕緣膜與所述第二通道之間，以與所述第二通道相接觸的方式，形成不含氮原子的第四勢(shì)壘金屬膜；在所述第二銅合金布線與所述第二通道的連接部上不形成所述第三勢(shì)壘金屬膜； 在所述第二銅合金布線與所述第二通道的連接部上也形成所述第四勢(shì)壘金屬膜； 所述第二勢(shì)壘金屬膜不含氮原子。
23.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具有如下步驟(A)在第一層間絕緣膜內(nèi)形成銅合金布線，該銅合金布線以銅為主要成分，含有濃度為 0. 01wt%以上0. 04wt%以下的添加元素；(B)在形成于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)，形成連接孔，該連接孔使所述銅合金布線的上表面露出；(C)在所述連接孔的底面以及側(cè)面上形成含氮的第一勢(shì)壘金屬膜；(D)在所述步驟(C)之后，在所述連接孔中填充導(dǎo)電體， 所述添加元素是Al、Ge、Ga、Sn中的任意一種。
24.如權(quán)利要求23記載的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，還具有如下步驟(E)對(duì)形成在所述連接孔底部的第一勢(shì)壘金屬膜以及所述銅合金布線的一部分進(jìn)行除去；(F)在所述步驟(E)之后，在所述連接孔的底部以及側(cè)面部形成不含氮的第二勢(shì)壘金屬
25.如權(quán)利要求23記載的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，還具有如下步驟(K)在所述第一勢(shì)壘金屬膜上形成不含氮的第二勢(shì)壘金屬膜；(L)對(duì)形成在所述連接孔底部的所述第一勢(shì)壘金屬膜、所述第二勢(shì)壘金屬膜以及所述銅合金布線的一部分進(jìn)行除去；(M)在所述步驟(L)之后，在所述連接孔的底部以及側(cè)面部形成不包含氮的第三勢(shì)壘金屬膜。
26.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具有如下步驟(A)在第一層間絕緣膜內(nèi)設(shè)置第一銅合金布線，該第一銅合金布線在作為主要部分的 Cu中添加有預(yù)定的添加元素；(B)在形成于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)，形成第二銅合金布線，該第二銅合金布線在作為主要成分的Cu中添加有所述預(yù)定的添加元素，膜厚比所述第一銅合金布線厚，具有所述第一銅合金布線的所述預(yù)定的添加元素濃度以下的所述預(yù)定的添加元素濃度，所述預(yù)定的添加元素是Al、Ge、Ga、Sn中的任意一種。
27.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具有如下步驟(A)在第一層間絕緣膜內(nèi)設(shè)置銅合金布線，該銅合金布線在作為主要成分的Cu中添加有預(yù)定的添加元素；(B)在形成于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)，形成銅布線，該銅布線膜厚比所述銅合金布線厚，并且僅由Cu構(gòu)成。
28.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具有如下步驟(A)在第一層間絕緣膜內(nèi)形成第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)，該第一雙嵌入式結(jié)構(gòu)由第一布線與第一通道構(gòu)成，在作為主要成分的Cu中添加有預(yù)定的添加元素；(B)在形成于所述第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜內(nèi)，形成第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)，該第二雙嵌入式結(jié)構(gòu)由膜厚比所述第一布線厚的第二布線與第二通道構(gòu)成，所述第一布線的上部和所述第二通道的下表面連接，并且僅由Cu構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置具有在銅合金布線與通道的連接面上形成了含氮的勢(shì)壘金屬膜的結(jié)構(gòu)，其中，能夠抑制銅合金布線與通道之間的電阻的上升以及可抑制電阻的分散。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，具有第一銅合金布線(3)、通道(4)以及第一勢(shì)壘金屬膜(7)。此處，第一銅合金布線(3)形成在層間絕緣膜(1)內(nèi)，在作為主要成分的Cu中含有預(yù)定的添加元素。通道(4)形成在層間絕緣膜(2)內(nèi)，與第一銅合金布線(3)的上表面電連接。在第一銅合金布線(3)與通道(4)的連接部上，與第一銅合金布線(3)接觸地形成第一勢(shì)壘金屬膜(7)，該第一勢(shì)壘金屬膜(7)含有氮。預(yù)定的添加元素是通過(guò)與氮反應(yīng)形成高電阻部的元素。此外，預(yù)定的添加元素的濃度為0.04wt%以下。
文檔編號(hào)H01L23/532GK102157489SQ20111006739
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2007年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月13日
發(fā)明者兒玉大介, 古澤健志, 宮崎博史, 松本雅弘 申請(qǐng)人:瑞薩電子株式會(huì)社