(57)【要約】  本発明の半導体装置は、第１配線と、第１配線上に形成された多孔質絶縁層と、多孔質絶縁層中に埋設され、第１配線と電気的に接続された第２配線と、多孔質絶縁層と第２配線との間に設けられ、これらの層を隔離する炭素含有金属膜とを備える。
2010047118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１配線と、
前記第１配線上に形成された多孔質絶縁層と、
前記多孔質絶縁層中に埋設され、前記第１配線と電気的に接続された第２配線と、
前記多孔質絶縁層と前記第２配線との間に設けられ、これらの層を隔離する炭素含有金属膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記炭素含有金属膜は、前記第１配線と前記第２配線との間には形成されていないことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記炭素含有金属膜と前記第２配線との間には、バリアメタル膜を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置において、
前記炭素含有金属膜は、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＷＣまたはＡｌＣ３であることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置において、
前記多孔質絶縁層側の前記炭素含有金属膜表層の炭素濃度は、前記第２配線側の前記炭素含有金属膜表層の炭素濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置において、
前記炭素含有金属膜の膜厚は、３ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
第１配線上に多孔質絶縁層を形成する工程と、
前記多孔質絶縁層に配線溝を形成する工程と、
前記多孔質絶縁層に反応性炭素含有化合物を含浸する工程と、
前記配線溝の側面に位置する前記多孔質絶縁層表面および前記配線溝の底面に露出する前記第１配線の表面に金属膜を堆積させ、該金属膜に前記反応性炭素含有化合物に含まれる炭素を導入することにより、前記多孔質絶縁層表面に炭素含有金属膜を形成する工程と、
前記炭素含有金属膜が形成された前記配線溝に、第２配線を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記反応性炭素含有化合物を含浸する前記工程は、
気化した前記反応性炭素含有化合物を含む雰囲気下において、前記多孔質絶縁層に反応性炭素含有化合物を含浸する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記反応性炭素含有化合物を含浸させる前記工程は、
前記反応性炭素含有化合物を含む溶液に、前記配線溝が形成された前記多孔質絶縁層を浸漬し、加熱乾燥する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記反応性炭素含有化合物は熱反応性であって、
前記炭素含有金属膜を形成する前記工程は、
前記多孔質絶縁層表面および前記配線溝の底面に露出する前記第１配線の表面にスパッタリングにより金属膜を堆積させ、このスパッタリングにおける熱により該金属膜に前記反応性炭素含有化合物に含まれる炭素を導入する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記炭素含有金属膜を形成する前記工程の後に、
前記炭素含有金属膜上に、バリアメタル膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記反応性炭素含有化合物は、環状シロキサンおよび第２級アルコールから選択されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記炭素含有金属膜は、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＷＣまたはＡｌＣ３含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項７乃至１３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記炭素含有金属膜の膜厚は、３ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質絶縁層を備える半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ハイドロカーボンプラズマ処理により、多孔質絶縁膜表面にポリマー膜を付けることによりバリア膜の被覆完全性を向上させる方法が記載されている。【０００３】
特許文献１に記載の方法においては、まず、図５（ａ）のように、半導体基板上において配線１０２を有する下地膜１０１上に、エッチングストップ・拡散防止膜１０３を形成する。エッチングストップ・拡散防止膜は通常窒化シリコン膜（Ｓｉ３Ｎ４）やシリコンカーバイド膜（ＳｉＣ）である。そして、低誘電率である多孔質絶縁層１０４を形成する。その後フォトレジストマスクを用いビア１０７とトレンチ１０８をエッチングにより形成する。アッシングにてマスクを除去した後、ビアは多孔質絶縁層１０４、エッチングストップ・拡散防止膜１０３を貫通し配線１０２に達し、トレンチは多孔質絶縁層１０４の膜厚の約１／２の深さの断面形状を備える（図５（ｂ））。【０００４】
そして、ハイドロカーボンガスプラズマ処理を行い、層間絶縁膜表面やビア１０７の底部に露出している配線の表面に薄いポリマー膜１０９ｃを付ける（図５（ｃ））。ポリマー膜１０９ｃは、Ｃ２Ｈ４ガスを用い７〜６０ｍＴｏｒｒの圧力、５００〜１７００Ｗのパワーにて形成される。【０００５】
Ｃｕバリア性のＴａＮ膜１１０、Ｃｕめっき時の給電Ｃｕ膜をＰＶＤ法にて形成した後、めっき法にてビア１０７、トレンチ１０８にＣｕ膜１１１を埋設する（図６（ａ））。そして、ＣＭＰにより、多孔質絶縁層表面のＣｕ膜１１１、ＴａＮ膜１１０、ポリマー膜１０９ｃを順次除去し配線を形成する（図６（ｂ））。【０００６】
また、特許文献２には、以下の方法が記載されている。
まず、図７（ａ）のように、半導体基板上において配線１０２を有する下地膜１０１上に、エッチングストップ・拡散防止膜１０３を形成する。そして、低誘電率である多孔質絶縁層１０４にビア１０７とトレンチ１０８を所定の方法により形成する（図７（ｂ））。【０００７】
そして、ビア１０７、トレンチ１０８の側壁や基板最表面に、ＣＶＤや塗布法によりポリマー膜１０９ｃを付ける。次いで、異方性プラズマエッチングにより、ポリマー膜１０９ｃをビア１０７、トレンチ１０８の側面に残す（図７（ｃ））。【０００８】
Ｃｕバリア性のＴａＮ膜１１０、Ｃｕめっき時の給電Ｃｕ膜をＰＶＤ法にて形成した後、めっき法にてビア１０７、トレンチ１０８にＣｕ膜１１１を埋設する（図８（ａ））。そして、ＣＭＰにより、多孔質絶縁層表面のＣｕ膜１１１、ＴａＮ膜１１０、ポリマー膜１０９ｃを順次除去し配線を形成する（図８（ｂ））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許公報７０６７９２５号公報
【特許文献２】米国特許公報７０５７２８７号公報
【発明の概要】
【００１０】
しかしながら、上記文献記載の技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
特許文献１に記載の方法においては、ビア底の配線表面にポリマー膜１０９ｃが形成されているため下層配線１０２とビア配線（Ｃｕ膜１１１）との間の接触抵抗が高くなることがあった。特に近年、ＬＳＩの性能向上を実現するため、配線ピッチの縮小化と多層配線層数の増大が進められている。ビア抵抗はビア底の面積に比例するので、配線ピッチの縮小化率以上にビア抵抗は増大化する傾向にある。また配線層数が増えるほど、配線抵抗に占めるビア抵抗の割合は大きくなる。
【００１１】
つまり、特許文献１に記載の半導体装置においては、配線間の抵抗が増大し、接続信頼性が低下することがあった。そのため、半導体装置の品質低下や歩留まりの低下を引き起こすことがあった。
【００１２】
特許文献２に記載の半導体装置においては、ビア、トレンチ内においてポリマー膜を有していない箇所が存在する。そのため、バリアメタル膜を有していたとしても、多孔質膜へのＣｕの拡散は充分に抑制されず、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーション等が発生することがあり、接続信頼性が低下することがあった。
【００１３】
また、特許文献２に記載の方法においては、ビア１０７、トレンチ１０８の側壁のみに薄いポリマー膜１０９ｃを残すために行う異方性エッチングは、エッチングガスの回り込みの影響で基板最表面に近い箇所の膜ほどエッチング速度が大きい。そのため、ビア底についたポリマー膜１０９ｃを完全に除去する間に、トレンチ底１０８ａに付いたポリマー膜１０９ｃや基板最上層のポリマー膜１０９ｃは先に除去され、その下層の膜まで過剰に除去される。多孔質絶縁層１０４はポリマー膜１０９ｃに比べ密度が小さいのでエッチング速度が大きく、トレンチ底１０８ａについた薄いポリマー膜１０９ｃだけを選択的にエッチングすることは困難である。その結果トレンチ深さ均一に保つことが困難になるので製造ロットにより配線性能が安定せず、歩留まりが低下することがあった。
【００１４】
またポリマー膜１０９ｃと多孔質絶縁層１０４の双方に最適なエッチング結果を得ることが困難であるばかりか、ポリマー膜１０９ｃのエッチング条件で多孔質絶縁層１０４をエッチングすると多孔質絶縁層１０４の表面が荒れてしまう。このため、薄いポリマー膜１０９ｃを除去した後のオーバーエッチングにより、トレンチ底１０８ａに露出した多孔質絶縁層１０４の表面が荒れることがあった。そのため、上下配線間の絶縁性が低下し、接続信頼性が低下することがあった。
【００１５】
このように、特許文献２に記載の方法においては、得られる半導体装置の接続信頼性が低下することがあった。そのため、半導体装置の品質低下や歩留まりの低下を引き起こすことがあった。
【００１６】
本発明によれば、第１配線と、前記第１配線上に形成された多孔質絶縁層と、前記多孔質絶縁層中に埋設され、第１配線と電気的に接続された第２配線と、前記多孔質絶縁層と前記第２配線との間にのみ設けられ、これらの層を隔離する炭素含有金属膜と、を備える半導体装置が提供される。
【００１７】
この発明によれば、多孔質絶縁層と第２配線とを隔離する炭素含有金属膜を有しているので、金属の拡散が抑制される。そのため、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーション等の発生が抑制され、接続信頼性が向上するので、動作保証寿命の長い高品質な配線を有する半導体装置を提供することができる。
【００１８】
さらに、第１配線と第２配線との間には絶縁性の膜を有していないので、第１配線と電気的に接続された第２配線間の接触抵抗は小さくなり、配線抵抗の小さい高性能な配線が形成される。そのため、半導体装置の品質が向上し、歩留まりも向上する。
【００１９】
本発明によれば、第１配線上に多孔質絶縁層を形成する工程と、前記多孔質絶縁層に配線溝を形成する工程と、前記多孔質絶縁層に反応性炭素含有化合物を含浸する工程と、前記配線溝の側面に位置する前記多孔質絶縁層表面および前記配線溝の底面に露出する前記第１配線の表面に金属膜を堆積させ、該金属膜に前記反応性炭素含有化合物に含まれる炭素を導入することにより、前記多孔質絶縁層表面に炭素含有金属膜を形成する工程と、前記炭素含有金属膜が形成された前記配線溝に、第２配線を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【００２０】
この発明によれば、多孔質絶縁層表面において、金属膜に反応性炭素含有化合物に含まれる炭素を導入することにより、多孔質絶縁層表面に選択的に炭素含有金属膜を形成することができ、さらに、第１配線表面には絶縁膜が形成されない。このように、簡便な方法で、配線溝内の多孔質絶縁層表面のみをバリア性の高い炭素含有金属膜で効率よく覆うことができ、接続信頼性および品質に優れ、製品の歩留まりが向上した半導体装置を得ることができる。
【００２１】
本発明の半導体装置は、配線間の接続信頼性に優れているので、品質に優れ、歩留まりが向上する。さらに、本発明の半導体装置の製造方法によれば、このような半導体装置を簡便な方法で効率良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図３】第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図４】第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図５】従来の半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図６】従来の半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図７】従来の半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図８】従来の半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２４】
（第１実施形態）
本実施形態の半導体装置は、図２（ｂ）に示すように、第１配線２と、第１配線２上に形成された多孔質絶縁層４と、多孔質絶縁層４中に埋設され、第１配線２と電気的に接続された第２配線１１と、多孔質絶縁層４と第２配線１１との間に設けられ、これらの層を隔離する炭素含有金属膜９ａとを備える。第１配線２と第２配線１１との間には、金属膜９ｂを備える。第１配線２を含む下地膜１の上には、多孔質絶縁層４との間にエッチングストップ・拡散防止膜３を備える。
【００２５】
第１配線２や第２配線１１は低抵抗の配線材料で形成され、その材料は例えばＣｕやＡｌやあるいはそれらを主成分とする合金からなる。エッチングストップ・拡散防止膜３としては、特に限定はなく窒化シリコン膜（Ｓｉ３Ｎ４）やシリコンカーバイド膜（ＳｉＣ）窒化シリコンカーバイド膜（ＳｉＣＮ）等であり、それらの積層膜を用いることもできる。
【００２６】
多孔質絶縁層４は、ＳｉＯＣやＳｉＯ２等から構成され、誘電率が２．５以下の低誘電率多孔質絶縁膜である。
【００２７】
炭素含有金属膜９ａは、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＷＣまたはＡｌＣ３等から構成される。炭素含有金属膜９ａの膜厚は、３ｎｍ以上、５０ｎｍ以下である。本実施形態においては、膜厚２５ｎｍ程度の炭素含有金属膜９ａを用いた例によって説明する。なお、炭素含有金属膜９ａに、酸素原子が含まれていてもよい。
金属膜９ｂは、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、アルミ（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）等から形成されている。
【００２８】
次に、本実施形態における半導体装置の製造方法について説明する。
本実施形態における半導体装置の製造方法は、以下の工程を備える。
（ａ）第１配線２上に多孔質絶縁層４を形成する工程（図１（ａ）〜（ｂ））
（ｂ）多孔質絶縁層４に配線溝（ビア７、トレンチ８）を形成する工程（図１（ｂ））
（ｃ）多孔質絶縁層４に反応性炭素含有化合物を含浸させる工程
（ｄ）ビア７およびトレンチ８の側面に位置する多孔質絶縁層４表面およびビア７の底面に露出する第１配線２の表面に金属膜を堆積させ、該金属膜に反応性炭素含有化合物に含まれる炭素を導入することにより、多孔質絶縁層４表面に炭素含有金属膜９ａを形成する工程（図１（ｃ））
（ｅ）炭素含有金属膜９ａが形成された配線溝（ビア７、トレンチ８）に、第２配線１１を形成する工程（図２（ａ）〜（ｂ））
【００２９】
以下、各工程を順に説明する。
工程（ａ）：第１配線２上に多孔質絶縁層４を形成する。
まず、図１（ａ）に示すように、図示しない半導体基板上において第１配線２を有する下地膜１上に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により２０ｎｍ厚程度のエッチングストップ・拡散防止膜３を形成する。
【００３０】
そして、エッチングストップ・拡散防止膜３上に、多孔質絶縁層４を形成する。多孔質絶縁層４を形成する材料としては、加熱やＵＶ照射で気化しやすい有機物を加え、そしてＣＶＤ法やＳＯＤ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）法における成膜工程またはその後の加熱工程や、またはＵＶ照射において、有機物が分解等により消失して多孔性のＳｉＯＣやＳｉＯ２を形成するものであれば使用することができる。多孔質絶縁層４を形成する材料として、例えば、シロキサンオリゴマー、有機シリコン前駆体、シロキサンモノマー等を挙げることができる。本実施形態においては、界面活性剤とシロキサンオリゴマーとを含む溶液を塗布し３５０℃窒素雰囲気中で焼成し、ＳｉＯ２からなる低誘電率多孔質絶縁膜を形成することができる。
【００３１】
工程（ｂ）：多孔質絶縁層４に配線溝（ビア７、トレンチ８）を形成する。
多孔質絶縁層４を形成後、通常の方法により、フォトレジストマスクを用いて多孔質絶縁層４をエッチングし、ビア７とトレンチ８を形成する。そして、アッシングにてフォトレジストマスクを除去する（図１（ｂ））。ビア７は、多孔質絶縁層４とエッチングストップ・拡散防止膜３を貫通し下地膜１に達しており、トレンチ８は多孔質絶縁層４の膜厚の約１／２の深さである。
【００３２】
工程（ｃ）：多孔質絶縁層４に反応性炭素含有化合物を含浸させる。
工程（ｃ）においては、ビア７およびトレンチ８が形成された多孔質絶縁層４を、気化された反応性炭素含有化合物を含む雰囲気下に曝すことにより、多孔質絶縁層４中に反応性炭素含有化合物を含浸させる。
【００３３】
反応性炭素含有化合物としては、環状シロキサンや、酸化反応や還元反応をする第２級アルコールなどを用いることができる。環状シロキサンとしては、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリメチルシリルジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）、トリメチルシリルアセトアミド（ＴＭＳＡ）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）などを挙げることができ、第２級アルコールとしてはイソプロパノールなどを挙げることができる。これらの化合物は、１種または２種以上混合して用いることができる。
【００３４】
本実施形態では、３５０℃程度に加熱した減圧炉内において、気化したヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）雰囲気中で、ビア７およびトレンチ８が形成された多孔質絶縁層４を３０分間曝し、多孔質絶縁層４内部へ蒸気を拡散させることができる。これにより、多孔質絶縁層４内の細孔表面が、有機シリコンや有機基で修飾されると考えられる。
【００３５】
そして、洗浄工程により第１配線表面に付着した反応性炭素含有化合物を除去する。
【００３６】
工程（ｄ）：ビア７およびトレンチ８の側面に位置する多孔質絶縁層４表面およびビア７の底面に露出する第１配線２の表面に金属膜を堆積させ、該金属膜に反応性炭素含有化合物に含まれる炭素を導入することにより、多孔質絶縁層４表面に炭素含有金属膜９ａを形成する。
【００３７】
まず、金属スパッタ・ターゲット、ＨｅやＡｒ等のガスプラズマを用いたＰＶＤ法により、多孔質絶縁層４表面およびビア７の底面に露出する第１配線２の表面に金属膜を堆積する。ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法における熱により、多孔質絶縁層４中から反応性炭素含有化合物を気散させ、堆積された金属膜に反応性炭素含有化合物に含まれる炭素を導入する。これにより、多孔質絶縁層４表面に選択的に炭素含有金属膜９ａが形成され、第１配線２の表面には、ＰＶＤ法により堆積された金属により金属膜９ｂが形成される（図１（ｃ））。なお、本実施形態において、ＰＶＤ法における熱には、加熱された基板の熱およびスパッタの際に発生する熱のいずれも含まれる。
【００３８】
金属スパッタ・ターゲットとしては、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、アルミ（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）等の、比較的安定な酸化物、炭化物を形成する金属の単体やそれらの合金を使用することができる。
【００３９】
本実施形態においては、Ｔｉターゲット、Ｈｅガスプラズマを用いたＰＶＤ法により、多孔質絶縁層４表面およびビア７の底面に露出する第１配線２の表面にＴｉを堆積させることができる。多孔質絶縁層４表面には、炭素含有金属膜としてＴｉＣ膜を形成することができる。炭素含有金属膜９ａの組成は、オージェ電子分光法（製品名：ＰＨＩ ６５０、アルバック・ファイ株式会社製）を用いて測定することができる。なお、第１配線２の表面にはＴｉ膜が形成される。
【００４０】
工程（ｅ）：炭素含有金属膜９ａが形成された配線溝（ビア７、トレンチ８）に、第２配線１１を形成する。
本実施形態においては、給電膜を付けた後、めっき法にてビア７、トレンチ８にＣｕまたはＡｌを埋設する（図２（ａ））。そして、通常のＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法にて余分な金属等を除去し、第２配線１１を形成する。
そして、その後通常の工程により半導体装置を製造する。
【００４１】
以下、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態の半導体装置は、多孔質絶縁層４と第２配線１１とを隔離する炭素含有金属膜９ａを有している。
【００４２】
炭素含有金属膜９ａは金属拡散を抑制する効果が高く、第２配線１１から多孔質絶縁層４への金属拡散が抑制される。そのため、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーション等の発生が抑制され、接続信頼性が向上するので、動作保証寿命の長い高品質な配線を有する半導体装置を提供することができる。
【００４３】
さらに、第１配線２と第２配線１１との間には炭素含有金属膜９ａ等の絶縁膜が形成されていないので、配線間の接触抵抗は小さくなり、配線抵抗の小さい高性能な配線が形成される。そのため、半導体装置の品質が向上し、歩留まりも向上する。
【００４４】
炭素含有金属膜９ａは、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＷＣまたはＡｌＣ３を含むことができる。
これにより、第２配線１１から多孔質絶縁層４への金属拡散が効果的に抑制され、接続信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
【００４５】
炭素含有金属膜９ａの膜厚は、３ｎｍ以上、５０ｎｍ以下とすることができる。
これにより、第２配線１１から多孔質絶縁層４への金属拡散が効果的に抑制され、接続信頼性により優れた半導体装置を得ることができる。
【００４６】
本実施形態の半導体装置の製造方法においては、反応性炭素含有化合物が含浸した多孔質絶縁層４表面およびビア７の底面に露出する第１配線２の表面に金属膜を堆積させる。当該工程において、堆積された金属膜に、反応性炭素含有化合物に含まれる炭素を導入することにより、多孔質絶縁層４表面にのみ炭素含有金属膜９ａを形成することができる。さらに、第１配線２と第２配線１１との間には、炭素含有金属膜９ａ等の絶縁膜は形成されない。
【００４７】
本実施形態によれば、多孔質絶縁層４表面において、金属膜に反応性炭素含有化合物に含まれる炭素を導入することにより、多孔質絶縁層４表面に選択的に炭素含有金属膜９ａを形成することができ、さらに、第１配線２表面には絶縁膜が形成されない。このように、簡便な方法で、接続信頼性および品質に優れ、製品の歩留まりが向上した半導体装置を得ることができる。
【００４８】
本実施形態においては、気化された反応性炭素含有化合物を含む雰囲気下に多孔質絶縁層４を曝し、反応性炭素含有化合物を多孔質絶縁層４中に含浸させる。
この工程により、多孔質絶縁層４に反応性炭素含有化合物を効率的に含有させることができる。
【００４９】
本実施形態における反応性炭素含有化合物は、熱により、堆積された金属膜に炭素を導入することができる。そのため、スパッタリング（ＰＶＤ法）により金属膜を堆積させるとともに、スパッタリングにおける熱により金属膜に炭素を導入することができる。
【００５０】
このように簡便な方法により、多孔質絶縁層４表面には選択的に炭素含有金属膜９ａが形成され、一方、第１配線２表面には絶縁膜が形成されない半導体装置が製造される。
【００５１】
本実施形態において、反応性炭素含有化合物は、環状シロキサンおよび第２級アルコールから選択される。
【００５２】
これらの化合物は気化された状態で多孔質絶縁層４内に含浸されやすく、スパッタリングの熱により蒸散するとともに堆積された金属膜に炭素を容易に導入することができる。そのため、多孔質絶縁層４表面において選択的に炭素含有金属膜９ａを形成することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
本実施形態の半導体装置は、図４（ｂ）に示すように、第１配線２と、第１配線２上に形成された多孔質絶縁層４と、多孔質絶縁層４中に埋設され、第１配線２と電気的に接続された第２配線１１とを備える。さらに、多孔質絶縁層４と第２配線１１との間には、多孔質絶縁層４側から順に、炭素含有金属膜９ａと、バリアメタル膜１０とを備える。第１配線２とバリアメタル膜１０との間には、金属膜９ｂを備える
【００５４】
炭素含有金属膜９ａは、第１実施形態と同様の炭化金属を含む。なお、本実施形態において、炭素含有金属膜９ａの膜厚は、３ｎｍ以上、５０ｎｍ以下である。本実施形態においては、膜厚２５ｎｍ程度の炭素含有金属膜９ａを用いた例によって説明する。
本実施形態において、バリアメタル膜１０の膜厚は、１０ｎｍ程度である。
【００５５】
次に、本実施形態における半導体装置の製造方法について説明する。
本実施形態における半導体装置の製造方法は、以下の工程を備える。
（ａ）第１配線２上に多孔質絶縁層４を形成する工程（図３（ａ）〜（ｂ））
（ｂ）多孔質絶縁層４に配線溝（ビア７、トレンチ８）を形成する工程（図３（ｂ））
（ｃ）多孔質絶縁層４に反応性炭素含有化合物を含浸させる工程
（ｄ）ビア７およびトレンチ８の側面に位置する多孔質絶縁層４表面およびビア７の底面に露出する第１配線２の表面に金属膜を堆積させ、該金属膜に反応性炭素含有化合物に含まれる炭素を導入することにより、多孔質絶縁層４表面に炭素含有金属膜９ａを形成する工程（図３（ｃ））
（ｅ）炭素含有金属膜９ａおよび金属膜９ｂ上に、バリアメタル膜１０を形成する工程（図４（ａ））
【００５６】
（ｆ）炭素含有金属膜９ａが形成された配線溝（ビア７、トレンチ８）内に、第２配線１１を形成する工程（図４（ａ）〜（ｂ））
【００５７】
以下、第１実施形態と異なる、工程（ｅ）および工程（ｆ）についてのみ説明する。
工程（ｅ）：炭素含有金属膜９ａおよび金属膜９ｂ上に、バリアメタル膜１０を形成する（図４（ａ））。
本実施形態において、バリアメタル膜１０は通常の方法で形成することができる。バリアメタル膜１０を構成する金属としては、第２配線１１を構成する金属の拡散を抑制する効果の大きいものを用いることができる。
【００５８】
工程（ｆ）：炭素含有金属膜９ａが形成された配線溝（ビア７、トレンチ８）内に、第２配線１１を形成する工程（図４（ａ）〜（ｂ））
本実施形態においては、炭素含有金属膜９ａ表面および金属膜９ｂ表面に給電膜を付けた後、めっき法にてビア７、トレンチ８にＣｕまたはＡｌを埋設する（図４（ａ））。そして、通常のＣＭＰ法にて余分な金属等を除去し、第２配線１１を形成する（図４（ｂ））。
そして、その後通常の工程により半導体装置を製造する。
【００５９】
以下、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態の半導体装置は、炭素含有金属膜９ａ上に、バリアメタル膜１０を備えているので、第２配線１１から多孔質絶縁層４への金属拡散がより抑制される。そのため、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーション等の発生が抑制され、接続信頼性が向上するので、動作保証寿命の長い高品質な配線を有する半導体装置を提供することができる。
【００６０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００６１】
第１実施形態の半導体装置においては、炭素含有金属膜９ａが均一な組成である例により説明したが、多孔質絶縁層４側の炭素含有金属膜９ａ表層の炭素濃度が、第２配線１１側の炭素含有金属膜９ａ表層の炭素濃度よりも高くなっていてもよい。
【００６２】
本実施形態の半導体装置の製造方法においては、気化された反応性炭素含有化合物を用いて多孔質絶縁層４中に反応性炭素含有化合物を含浸させたが、反応性炭素含有化合物を溶解または分散させた溶媒等を細孔に浸透させ、そして加熱乾燥するにより多孔質絶縁層４中に反応性炭素含有化合物を含浸させることもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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