(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素とフッ素とを含む層間膜に金属配線を備えたダマシン配線構造を有し、前記金属配線と前記層間膜との間に、組成成分として、珪素と炭素との他、酸素と窒素との少なくとも何れか一方を含むバリア膜が直接設けられていることを特徴とする配線構造体。
【請求項２】
基体上に設けた炭素とフッ素とを含む層間膜と、前記層間膜の上に設けてある組成成分として、珪素と炭素との他、酸素と窒素との少なくとも何れか一方を含むバリア膜と、該バリア膜上に直接設けられている金属配線膜と、を有することを特徴とする配線構造体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の配線構造体を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
配線パターン状の溝構造を基体上の炭素とフッ素とを含む層間膜に設け、該溝構造の内面を被覆するように組成成分として、珪素と炭素との他、酸素と窒素との少なくとも何れか一方とを含むバリア膜を設け、該バリア膜に直接金属配線を設けることを特徴とする配線構造体の製造方法。
【請求項５】
炭素とフッ素とを含む層間膜に形成された配線パターン状の溝構造の内面を被覆するように組成成分として、珪素と炭素との他、酸素と窒素との少なくとも何れか一方とを含むバリア膜を形成し、前記バリア膜表面に直接金属配線を設けることを特徴とする配線構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の配線構造体の製造方法を工程の一部に有す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、配線構造体、配線構造体を備えた半導体装置及びその半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置などに設けられる配線には、低抵抗化および高信頼化を目的として、Ｃｕ配線を用いるようになっている。Ｃｕ配線は、ドライエッチングによる形成が困難なため、配線を多層に形成したダマシン配線構造体とするのが普通である。ダマシン配線構造体は、配線パターンとしての溝構造を有する層間絶縁膜上にＣｕを堆積させ、その後、溝構造内部のＣｕを残して溝構造内部以外に堆積したＣｕをケミカルメカニカルポリッシング（以下、「ＣＭＰ法」とも呼称する）によって除去する方法で作られる。【０００３】
その際、特に微細なＣｕ配線構造体の場合には、Ｃｕの拡散によって層間絶縁膜中の絶縁性が低下する懸念があるなどから、Ｃｕ配線と層間絶縁膜との間に、Ｃｕの拡散防止のためのバリアメタルを介在させることが知られている。このバリアメタルとしては、例えばＴａ（タンタル）やその化合物であるＴａＮ（窒化タンタル）等が用いられる。【０００４】
一方、層間絶縁膜としては、炭素（Ｃ）とフッ素（Ｆ）の化合物であるＣＦ膜（本願では、パー-フルオロカーボン膜、一部フッ素置換炭化水素膜の何れか若しくは両方の総称として「ＣＦ膜」と記す場合がある）が用いられることが知られている。ところで、単層若しくは多層の配線構造基体や半導体装置におけるＣｕ配線の形成では、例えば、２５０℃〜３５０℃程度に加熱してアニール処理等の熱処理工程が実施されるが、この熱処理工程においてＣＦ膜に起因するフッ素（Ｆ）がバリアメタル膜中に拡散することが起こる場合がある。その際、例えば、バリアメタルがタンタル（Ｔａ）、あるいは、窒化タンタル（ＴａＮ）などである場合には、ＴａＦ５（フッ化タンタル）がバリアメタル中に生成される。【０００５】
ＴａＦ５は蒸気圧が非常に高いので、上述した熱処理工程中に蒸発し勝ちであり、蒸発が起こるとバリアメタル膜中におけるＴａの密度が低下しＣｕの拡散防止効果が低下する恐れがある。その結果、リーク電流が増加し配線構造基体や半導体装置に不良品が発生する場合がある。また、ＣＦ膜とバリアメタル膜との密着性も低下し膜剥がれを起こす恐れがある。【０００６】
特許文献１には、その解決策として、ＣＦ膜からのフッ素（Ｆ）の拡散を防止するために、例えば、Ｔｉ（チタン）膜である第１の膜と、Ｃｕ配線からのＣｕの拡散を防止するために、例えば、Ｔａ（タンタル）膜である第２の膜とを設けた構成の半導体装置が開示されている。特許文献２には、窒化タンタル（ＴａＮ）や窒化チタン（ＴｉＮ）等からなるバリア層と、タンタル（Ｔａ）やチタン（Ｔｉ）等からなる接着層とを備えたダマシン型Ｃｕ配線構造体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−４８４１号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６／０１１３６７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者らが鋭意研究を行った結果、配線構造体やその構造体を有する半導体装置の製造に際し、上記特許文献１、２において用いられているＴｉ膜やＴｉＮ膜と、ＣＦ膜とを直に接触させた状態で熱処理工程を行うと、Ｔｉ膜やＴｉＮ膜にＣＦ膜からフッ素が拡散し、Ｔｉ膜あるいはＴｉＮ膜内において、例えば、フッ化チタン（ＴｉＦ４）が生成され、その結果、耐熱性が低下し、製品不良が発生してしまう場合があることを知見した。【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、リーク電流の発生を抑止し耐熱性・層間密着性に優れたダマシン構造のＣｕ配線構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。【００１０】
本発明のもうひとつの目的は、リーク電流の発生を抑止し耐熱性・層間密着性に優れたダマシン構造のＣｕ配線構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の配線構造体の一つは、金属配線を備えたダマシン配線構造を有し、前記銅配線は、組成成分として珪素（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）と、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の少なくとも何れか一方を含むバリア膜（本願では、「ＳｉＣ（Ｏ，Ｎ）膜」ということがある）上に直接して設けられていることを特徴とする（第一の発明）。【００１２】
本発明の配線構造体の別の一つは、基体と、該基体の上に設けてあるＳｉＣ（Ｏ，Ｎ）膜と、該ＳｉＣ（Ｏ，Ｎ）膜上に直接に設けられている金属配線膜と、を有することを特徴とする（第二の発明）。【００１３】
本発明の半導体装置は、前記第一の発明の配線構造体を備えていることを特徴とする（第三の発明）。【００１４】
本発明の配線構造体の製造方法の一つは、基体の上にＳｉＣ（Ｏ，Ｎ）膜を設け、該ＳｉＣ（Ｏ，Ｎ）膜に直接し金属配線を設けることを特徴とする（第四の発明）。【００１５】
本発明の配線構造体の製造方法のもう一つは、配線パターン状の溝構造と、該溝構造の溝内部壁上にＳｉＣ（Ｏ，Ｎ）膜と、を形成し、前記溝内部壁上のＳｉＣ（Ｏ，Ｎ）膜表面に直設して金属配線を設けることを特徴とする（第五の発明）。【００１６】
本発明の半導体装置の製造方法のもう一つは、前記第五の発明を工程の一部に有することを特徴とする（第六の発明）。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱処理工程が行われた場合の、層間絶縁膜であるＣＦ（Ｈ）膜からのフッ素の拡散を防止することでリーク電流の増加が抑制され、且優れた耐熱性・層間密着性の配線構造体及び半導体装置を提供することが出来る。【００１８】
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。【００２０】
【図１】本発明の実施に関わる配線構造部の製造工程の一例を模式的に示す製造工程図を示す（シングルダマシン配線構造）。
【図２】図１に示す製造工程図に従って作られる本発明の実施に関わる配線構造部の主な工程でのインテグレーションを模式的に示す。
【図３】本発明のもう一つの実施に関わる配線構造部の製造工程の一例を模式的に示す製造工程図を示す（デュアルダマシン配線構造）。
【図４】図３に示す工程に続いて実施される工程の一例を模式的に示す製造工程図を示す（デュアルダマシン配線構造）。
【図５】図３，４に示す製造工程図に従って作られる本発明の実施に関わる配線構造部の主な工程でのインテグレーションを模式的に示す。
【図６】図３，４に示す製造工程図に従って作られる本発明の実施に関わる配線構造部の主な工程でのインテグレーションを模式的に示す。
【図７】後述する本発明に係る実験で得られた測定データを示し、抵抗・容量の熱安定性、リーク電流の熱安定性を示す。
【図８】後述する本発明に係る実験で得られた測定データを示し、ＭＩＳキャパシターの熱安定性を示す。
【図９】後述する本発明に係る実験で得られた測定データを示し、ＭＩＳキャパシターの薄膜化とリーク電流を示す。
【図１０】本発明の更にもう一つの実施に関わる配線構造部の製造工程の一例を模式的に示す製造工程図を示す（デュアルダマシン配線構造）。
【図１１】図１０に示す製造工程図に従って作られる本発明の実施に関わる配線構造部の主な工程でのインテグレーションを模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
図１には、本発明の実施に関わるシングルダマシン配線構造部の製造工程の一例を模式的に示す製造工程図が示めされる。
【００２３】
図２には、図１に示す製造工程図に従って作られる本発明の実施に関わる配線構造部の主な工程でのインテグレーションが模式的に示される。
【００２４】
先ず、所望に沿った適当なＳｉウエハーを所定の通常行われる洗浄などの処理を施した後、所定の成膜装置の所定箇所に設置し、熱酸化、プラズマ酸化等の成膜方法でシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を例えば４５０nm程度の厚みでＳｉウエハー表面に形成する。このようにして用意された配線構造基体上に層間密着膜を形成する（工程１）。
【００２５】
密着膜は、配線構造基体と、その上に設けられる別の膜とを機密に均一一様に強固に密着させるために設けられるもので、本発明に於いては、必ずしも設けられるものではない。密着膜としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）と窒素（Ｎ）とを含む膜（以後、「ＳｉＣＮ膜」ということもある）が挙げられる。
【００２６】
密着膜は、先述の様な密着機能の他、電気的絶縁性に優れた機能を有することが好ましい。更には、配線構造体の製造過程での熱負荷や長期使用過程での継時変化に耐性があるように、耐膜歪（耐ストレス）性に優れていることが好ましい。その様な膜としては、例えば、アモルファス構造のＳｉＣＮ膜が好ましいものとして挙げられる。
【００２７】
このような膜は、例えば、トリメチルシラン（４０）、Ａｒ（５００）、Ｎ２（５０）を通常のプラズマ成膜装置の膜堆積室に導入し、圧力１３０mTorr、基体温度３５０℃、プラズマ励起パワー２５００Wで、１５nm厚に形成される。上記の（）内の数値は、ガス流量で単位はsccmである。
【００２８】
次に、図１に示すように、例えば、ラジアルラインスロットアンテナ法により生成されたプラズマを用いた成膜方法によって、Ｌｏｗ−κ膜を密着膜の上に形成する（工程２）。Ｌｏｗ−κ膜は、低誘電率の膜で、本発明に於いては、必要に応じて設けられるものである。Ｌｏｗ−κ膜として好ましいのは、例えば、炭素（Ｃ）とフッ素（Ｆ）とを主体とする膜（以後「ＣＦｘ膜」ということもある）が挙げられる。その中でも、フッ素添加カーボン膜）がより好ましい。又、Ｌｏｗ−κ膜として、組成成分として水素（Ｈ）を必要に応じて含み、フッ素（Ｆ）を少なくとも含むカーボン膜（本願では、「ＣＦ（Ｈ）膜」ということがある）からなる層間絶縁膜としても良い。
【００２９】
ＣＦｘ膜は、例えば、ＳｉＣＮ膜と同様の成膜装置を用い同様の成膜プロセスで形成される。その際の成膜条件は、例えば、Ｃ５Ｆ８（２００sccm）、Ar（７０sccm）、基体温度３５０℃、圧力２５mTorr、プラズマ励起パワー１４００Wで、４００nm厚に形成される。
【００３０】
次いで、Ｌｏｗ−κ膜の上に、保護膜を形成する（工程３）。工程３において形成される保護膜は、例えば、電気絶縁性に優れアモルファス構造を有する膜が好ましい。このような保護膜として好ましいのは、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）とを含む膜（以後、「ＳｉＣＯ膜」ということもある）が挙げられる。
【００３１】
ＳｉＣＯ膜は、例えば、ＳｉＣＮ膜と類似の成膜装置を用いて所定の成膜プロセスで形成される。その際の成膜条件は、例えば、トリメチルシラン（１５sccm）、Ｏ２（１００sccm）、Ｃ２Ｈ６（４４sccm）、Ａr（２０sccm）、基体温度３５０℃、圧力６０mTorr、プラズマ励起用のマイクロ波のパワーが２０００W、ＲＦバイアスパワーが３０Wで、４００nm厚に形成される。ＲＦバイアスパワーは、プラズマ励起で生成されるイオンも加速用である。
【００３２】
工程３で形成された保護膜上には、図２の２ａに示される様にハードマスクとレジスト塗布がなされる（工程４）。
【００３３】
次いで、パターンニングされて、ドライエッチング処理を施して配線パターン状の溝構造が設けられる（工程５，６）。その際の配線構造のインテグレーションが、図２の２ｂに示される。パターンニングは、例えば、ＫｒＦ光源の露光装置を用い４２０J程度で露光を行うことで実施される。
【００３４】
その後、Ｎ２プラズマ処理（工程７）、洗浄とアニーリング処理（工程８）を経て、図２の２ｄに示す配線構造のものを形成する。
【００３５】
次いで、密着性に富む電気的絶縁膜を、溝構造内壁と表面に沿って図２の２ｅに示す様に設ける（工程９）。工程９で形成される絶縁膜は、本発明の特徴を構成するもので、驚くべきことに、後述するようにＣｕ配線と直接的に強固に密着し従来の課題を一挙に解決する。
【００３６】
その様な絶縁膜は、シリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）を主体的に含む材料で構成され、組成比を所望に従って適宜選択することで耐膜歪（耐ストレス）性と電気的絶縁性に優れた所望の機能を有する膜とすることができる。
【００３７】
膜中の炭素（Ｃ）の量は、好ましくは、膜全量に対して５〜４０質量％とするのが望ましい。この様な炭素（Ｃ）量とすることで、形成される膜は、配線構造体の製造過程での熱負荷や長期使用過程での継時変化に対して高耐性なものとすることが出来る。特に、膜の厚み方向に、酸素（Ｏ）又は／及び窒素（Ｎ）の濃度分布が、層の成長方向に増大するようにすると、先の特性はより優れたものとなる。濃度分布は、階段状に変化させても良いし、連続的に変化させても良い。又、アモルファス構造の膜とすることで、耐膜歪（耐ストレス）性により優れたものとすることが出来るので、好ましい。
【００３８】
その様な膜とするには、例えば、東京エレクトロン社製装置（ＭＥＰ１）を使用して、基板温度３５０℃、トリメチルシラン（３ＭＳ）（１４sccm），Ｃ２Ｈ６（４４sccm），Ｏ２（１００sccm），Ｎ２（２５sccm），圧力６０mTorr、プラズマ励起用マイクロ波パワー２０００W，ＲＦバイアスパワー３０Wの条件で、膜形成するのが望ましい。
【００３９】
この他、例えば、ラジアルラインスロットアンテナ法等マイクロ波励起により生成されるプラズマを用いた成膜方法によって形成されるシリコン系絶縁膜が使用し得る。
【００４０】
工程９で形成される絶縁膜の成膜時のこの他の条件としては、例えば、温度３５０℃以下、μ（マイクロ）波パワー２．５kW、圧力５０mTorrの条件下において、ＴＭＳ（トリメチルシラン）、Ｏ２（酸素）及びＣ４Ｈ６（ブチン）を、ラジアルラインスロットアンテナを備えるプラズマ成膜装置に導入し、成膜を行うとするものである。
【００４１】
工程９を経て形成された配線構造体（図２の２ｅ）の溝部には、図２の２ｅに示す様に、銅（Ｃｕ）が埋め込まれる（工程１０）。配線構造体の溝部に銅（Ｃｕ）を埋め込むには、例えば、先ず、スパッタリング（ＰＶＤ）法に依って銅（Ｃｕ）のシード層を形成し、その後、エレクトロプレーティング法によって上記溝部に銅（Ｃｕ）が埋め込まれる。その際の製造条件としては、例えば、エレクトロプレーティングは電流１２Aで行われ、ＰＶＤ法の条件は、１５kW、ＲＦ：４００W、圧力：０．７Pa、である。
【００４２】
その後、アニール処理（工程１１）、CMP処理（工程１２）、洗浄処理（工程１３）が施される。
【００４３】
図３に示す製造工程において使用され得る製造装置、薬液等の、一例が、表１に示される。
【００４４】
このようにして、シングルダマシン配線構造体が形成される。
【００４５】
配線材料としては、高速動作、極微細化には、Ｃｕが好ましいが、本発明においては、Ｃｕ以外の金属、Ｃｕ合金、アルミニウム（Ａｌ）、その合金、金属シリサイドも使用され得る。
【００４６】
【表１】
0005930416.tif 000002
【００４７】
半導体装置において、一般的に用いられているダマシン型Ｃｕ配線構造体は、所謂デュアルダマシン構造と呼ばれるＣｕ配線が複数層重なりあった構成とされる。そこで、次に、本発明の一例として、２つのＣｕ配線構造体がビア配線を介して接続し、２層重ねて設けられる場合（所謂ダブルダマシン配線構造体）について説明する。
【００４８】
図３〜図６は、２層に配置されたダマシン型Ｃｕ配線構造体の製造工程を示す説明図である。図３、４はプロセスフローを、図５、６はそのプロセスフローの過程での配線構造体のインテグレーションを示すものである。
【００４９】
図３、４に示すように、第１層目のＣｕ配線構造（下地配線層）を形成した後に、下地配線層の表面にＣＦｘ膜である電気絶縁性の層間密着膜を、例えば、ラジアルラインスロットアンテナによって励起されたプラズマを用いた成膜方法によって形成する。
【００５０】
続いて、例えば、フォトリソグラフィおよび反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、層間密着膜の表面にダマシン構造のトレンチ溝及びビアホールからなる配線溝構造が形成される。
【００５１】
続いて、図５の５ｈに示すように、配線溝構造部の内面を被覆するように、密着性電気絶縁膜としてのＳｉＣＯＮ膜が形成される。ＳｉＣＯＮ膜は、例えば、上記と同様に、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）によって励起されたプラズマを用いた成膜方法によって形成される（図３の工程１４）。
【００５２】
次に、図３，４に示すように、工程１４から工程１９を実施することで、配線溝構造の底面に形成されたＳｉＣＯＮ膜の除去が行われる。即ち、配線溝構造において、トレンチ溝の底面とビアホールの底面に形成されたＳｉＣＯＮ膜が除去され、トレンチ溝及びビアホールの側面（側壁）にのみＳｉＣＯＮ膜を残存させる（図６の６ｋ）。
【００５３】
次に、図６の６ｌ，６ｍに示すように、Ｃｕ導電層が、配線溝構造の空隙を埋め込むように、配線溝構造体の表面全体に形成される。Ｃｕ導電層は、純Ｃｕに限らずＣｕ合金であってもよい。
【００５４】
次に、図６の６ｍに示すように、配線溝構造の内部にあるＣｕ導電層を残して、絶縁保護膜の上面からＣｕ導電層がＣＭＰ法により除去される（図３，４の工程１５，１６）。
【００５５】
なお、上記実施の形態においては、ダブルダマシン（２層）構造のＣｕ配線構造体に本発明を適用する場合について説明したが、当然３層以上の複数層のＣｕ配線を重ねて構成する場合についても本願発明は適用可能である。
【００５６】
次に、図３〜図６のとは別の例のダブルダマシン構造のＣｕ配線構造体の製造工程を説明する。
【００５７】
図１０、１１は、２層ダマシン型Ｃｕ配線構造体の第２の例の製造工程を示す説明図である。図１０はプロセスフローを、図１１はそのプロセスフローの過程での配線構造体のインテグレーションを示すものである。図１０、１１の以下の説明において、図３〜図６の例と同等若しくは類似の構造及び工程の場合は、説明を省くか簡単な説明にしてある。
【００５８】
図１０、１１の例が、図３〜図６の例と大きく違うところは、図１０に示す工程の中、工程９までの工程で、図１１の１１ｂに示す様に、密着絶縁Ｌｉｎｅｒ膜（ＳｉＣＮＯ膜）を設けること、及び図１０の工程１４から工程１６に於いて、図１１の１１ｄ，１１ｅ，１１ｆに示す構造の構造体を作成することである。
【００５９】
図１１の１１ｄに示す様に、その構造体に於いて、内面側壁から密着絶縁Ｌｉｎｅｒ膜（ＳｉＣＮＯ）の一部が除去（穴部の下部）されたのを、図１１の１１ｅに示す様に図１０の工程１５において、その除去された部分に再び密着絶縁Ｌｉｎｅｒ膜（ＳｉＣＮＯ）が設けられる。
【００６０】
その他は、図３〜図６の例と略同等の製造条件と手順に従って工程が進められる。
【００６１】
［実験１］
下記の条件に従って、ＭＩＳキャパシター試料を５個（試料Ｎｏ．１〜５）作成し、リーク電流を測定して熱安定性、ＳｉＣＯＮ膜厚依存性について確認した。試料の測定は、アニール処理しないときと、その後、アニール処理１時間、アニール処理２時間したとき行った。
【００６２】
プロセス条件、測定条件は、以下の通りとした。
（１）aCSiON-Liner(15nm) 成膜条件:
ステップ１:ａＣＳｉ形成
200 ℃, 3MS/Ar:15/19.5 sccm, 60mTorr, 2000W/RF-30W, 5sec
ステップ２:ａＣＳｉＯＮ形成
200 ℃, 3MS/C2H6/O2/N2: 15/44/100/25 sccm, 60mTorr, 2000W/RF-30W, 40sec
【００６３】
（２）測定条件
・抵抗とリーク電流測定装置名:
aglient 4156C precision semiconductor parameter analyzer
・抵抗測定: kelvin pattern, 電圧を0から100mVに印加して、測定した電流により、抵抗を計算する。
・リーク電流:comb pattern, 電圧を0〜25Vに印加して、配線間リーク電流を測定する。
・容量測定装置名: （HP4284A precision LCR meter） 
容量:comb pattern, 1MHz, 26mV bias
【００６４】
結果が図８、９に示される。
【００６５】
［実施例１］
図１のフローに沿って、下記のプロセス条件により、シングルダマシン配線構造体を作成して、リーク電流、電気抵抗、容量の熱特性について調べた。結果を、図７に示す。
【００６６】
各工程でのプロセス条件は、次の通りである。
工程１：密着膜の成膜（ＳｉＣＮ）
350 ℃, 3MS/Ar/N2: 40/500/50 sccm, 130mTorr, 2500W, 15nm
工程２：ＣＦｘ成膜
350 ℃, C5F8/Ar :200/70 sccm, 25mTorr, 1400W, 400nm
工程３：保護膜の成膜（ＳｉＣＯ）
350 ℃, 3MS/O2/C2H6/Ar:15/100/44/20sccm, 60mTorr, 2000W, RF-30W
工程４：ハードマスクとレジスト塗布
工程５：パターン二ング
KrF, 420J
工程６：Ｄｒｙ  ｅｔｃｈｉｎｇ
CF4/C5F8/N2/Ar: 60/5/10/100 sccm, 100mTorr, 2000W, RF-280W
工程７：Ｎ２プラズマ処理
N2/Ar: 80/20 sccm, 100mTorr, 2kW, RF-150W
工程８：Ｅｔｃｈｉｎｇ後洗浄とａｎｎｅａｌ処理
HF: 0.5%, spin speed: 500rpm, 1min
350 ℃, N2, 10min
工程９：密着絶縁Ｌｉｎｅｒ（ＳｉＣＯＮ）成膜
350 ℃, 3MS/C2H6/O2/N2: 14/44/100/25 sccm, 60mTorr, 2000W, RF-30W
工程１０：Ｃｕ成膜
PVD: 15kW, RF: 400W, 0.7Pa, 150nm
Electroplating: 500nm
工程１１：Ａｎｎｅａｌ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
260 ℃, N2, 4min
工程１２：ＣＭＰ
10.34 kPa, Cu: wafer/platen: 148/25 rpm
工程１３：ＣＭＰ後洗浄
5.5 kPa, brush/wafer: 400/150 rpm
【００６７】
次いで、次の配線層の形成がなされる。
測定条件は、先述の通りである。
【００６８】
［実施例２］
図１０、１１に示す製造工程に従って、ダブルダマシン構造のＣｕ配線構造体を作成した。主たる工程における製造条件を以下に示す。その他の工程の条件は、実施例１に示す対応する同等の工程の条件と同等の条件とした。
【００６９】
得られた配線構造体は、配線間のリーク電流の熱依存性を測定したところ、従来のタイプのものに比べて熱安定性に優れた配線間のリーク電流特性を示し実用的に優れたものであった。
【００７０】
工程１：層間密着膜成膜（ＣｉＣＮ）
350 ℃, 3MS/Ar/N2: 40/500/50 sccm, 130mTorr, 2500W, 15nm
工程２：ＣＦｘ成膜
350 ℃, C5F8/Ar: 200/70 sccm, 25mTorr, 1400W, 400nm
工程３：絶縁保護膜成膜（ＳｉＣＯ）
350 ℃, 3MS/O2/C2H6/Ar: 15/100/44/20 sccm, 60mTorr, 2000W, RF-30W
工程７：ドライエッチング
CF4/C5F8/N2/Ar: 60/5/30/100 sccm, 100mTorr, 2000W, RF-250W
工程８：窒素プラズマ処理
N2/Ar: 80/20 sccm, 100mTorr, 2kW, RF-150W
工程９：密着絶縁Ｌｉｎｅｒ膜の成膜
350 ℃, 3MS/C2H6/O2/N2: 14/44/100/25 sccm, 60mTorr, 2000W, RF-30W
工程１２：パターン二ング
KrF, 420J
工程１３：ドライエッチング
CF4/C5F8/N2/Ar: 60/5/30/100 sccm, 100mTorr, 2000W, RF-250W
工程１４：ハードマスク洗浄
HF: 0.5%, spin speed: 500rpm
工程１５：密着絶縁Ｌｉｎｅｒ膜の成膜
350 ℃, 3MS/C2H6/O2/N2: 14/44/100/25 sccm, 60mTorr, 2000W, RF-30W
工程１６：ドライエッチング
CF4/C5F8/N2/Ar: 60/5/30/100 sccm, 100mTorr, 2000W, RF-250W
工程１７：Ｃｕ成膜
PVD: 15kW, RF: 400W, 0.7Pa, 150nm
Electroplating: 500nm, 12A
工程１８：ア二―ル処理
260 ℃, N2, 4min
工程１９：ＣＭＰ
5.5kPa, brush/wafer: 400/150 rpm
【００７１】
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７２】
以上説明した実験と実施例から、ＣＦｘ膜とＣｕ配線部の間に本発明の特徴であるＳｉＣＯＮ膜を直設状態で設けても、ＣＦｘ膜からのフッ素（Ｆ）拡散とＣｕ配線部からの銅（Ｃｕ）拡散が確実に防止できるとともに、ＳｉＣＯＮ膜からの該膜の構成原子の拡散もないことが分かる。
【００７３】
従って、単純な層構成にも拘わらず、従来の半導体装置において発生していた、ＣＦｘ膜からのフッ素（Ｆ）の拡散が確実に抑えられ、半導体装置に、例えば、アニール処理等の熱処理工程が行われた際のリーク電流の増加が抑制され、装置不良等が回避されることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、配線構造体及びその製造方法並びに該配線構造体を有する半導体装置及びその半導体装置の製造方法に適用でき、産業的にも経済性と省資源性に於いて大いに貢献される。【００７５】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。【００７６】
本願は、２０１１年１２月２８日提出の日本国特許出願特願２０１１−２８９７９１を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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