(57)【要約】【課題】Ｃｕ配線中にＣｕとは異なる金属材料を均一に拡散させたＣｕ合金配線を形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板１１上の層間絶縁膜１７に設けられた接続孔１８に合金層を形成する半導体装置の製造方法であって、接続孔１８の内壁を覆う状態で、第１のＣｕ層２０ａを形成する第１工程と、第１のＣｕ層２０ａ上にＡｇ層２１を形成する第２工程と、Ａｇ層２１が設けられた状態の接続孔１８を第２のＣｕ層２０ｂで埋め込む第３工程と、熱処理による拡散により、ＣｕＡｇ合金からなるヴィアを形成する第４工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の絶縁膜に設けられた凹部に合金層を形成する半導体装置の製造方法であって、
前記凹部の内壁を覆う状態で、第１の金属材料を含む第１の金属材料層を形成する第１工程と、
前記第１の金属材料層上に、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料を含む第２の金属材料層を形成する第２工程と、
前記第２の金属材料層が設けられた状態の凹部を前記第１の金属材料層で埋め込む第３工程と
熱処理による拡散により、前記第１の金属材料と前記第２の金属材料とからなる合金層を形成する第４工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第３工程の前に、前記第１工程と前記第２工程とを繰り返して行う
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第３工程は、めっき法により前記凹部を前記第１の金属層で埋め込む
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法
【請求項４】
前記第１の金属材料が銅であり、
前記第１工程の前に、前記凹部の内壁を覆う状態で、前記合金層から絶縁膜への銅の拡散を防止するバリア膜を形成する工程を行い、
前記第１工程では、前記バリア膜上に前記第１の金属材料層を形成する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２の金属材料は銀である
ことを特徴とする請求項４記載の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、半導体装置の製造方法に関するものであって、特に、銅（Ｃｕ）合金配線を用いて多層配線構造を形成するのに好適な半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化への要請から、配線やプラグの材料としてＣｕが広く用いられるようになった。Ｃｕは、従来用いられていたアルミニウム（Ａｌ）に比べ抵抗が低く、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性にも優れている。
【０００３】
しかし、素子の微細化が更に進行するにつれ、Ｃｕを用いた配線においてもＥＭの発生が問題となってきている。Ｃｕ配線を構成するＣｕ膜は、通常、スパッタ及びめっき法によって配線溝内に形成されるが、この場合、Ｃｕ膜は多数の多結晶構造の銅粒子が集合した形態となる。このような構造のＣｕ配線に電圧を印加すると、Ｃｕ粒子の粒界を経由して物質移動が起こり、結果としてＥＭが発生する。配線幅の小さい配線においては、Ｃｕ粒子のサイズも小さくなることから、粒界を介した物質移動によるＥＭの問題はより顕著となる。また、ＥＭだけでなくＣｕ配線のストレスマイグレーション（ＳＭ）の発生も問題となってきている。
【０００４】
そこで、上述したようなＥＭおよびＳＭの問題を解決するために、Ｃｕ配線に例えば銀（Ａｇ）等のＣｕ以外の金属を導入することが検討されている。
【０００５】
例えば、Ｃｕ配線に銀を導入することで、配線の再結晶化温度を高くするとともに、温度−応力曲線におけるヒステリシス幅を減少することで、配線のＳＭ耐性を高くする例が報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、Ｃｕ配線中にＣｕ以外の金属を熱処理により拡散させてＣｕ合金配線を形成することで、ＥＭ耐性を向上させることも検討されている。このようなＣｕ合金配線の形成方法としては、配線溝にバリアメタル層を成膜した後、銀（Ａｇ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）のうち、少なくとも１つがＣｕに含有されてなるシード層を形成し、めっき法によりシード層上にＣｕ層を形成した後、熱処理を行うことで、Ｃｕ合金配線を形成する例が報告されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、配線用凹部をＣｕまたはＣｕを主成分とする第１の金属膜で埋め込んだ後、第１の金属膜上に、銀（Ａｇ）、ニオブ（Ｎｂ）または酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を含有する第２の金属膜を形成し、熱処理を行うことで、Ｃｕ合金配線を形成する例が報告されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３９９１６号公報
【特許文献２】特開２０００−３４９０８５号公報
【特許文献３】特開平１１−２０４５２４号公報
【０００９】
ここで、例えば特許文献２と同様の方法により、ＣｕＡｇ合金配線を形成する例について具体的に説明する。図６に示すように、基板３１上の層間絶縁膜３２に設けられた配線溝３３に、配線溝３３の内壁を覆う状態で層間絶縁膜３２上にバリア膜３４を形成する。その後、バリア膜３４上に、１重量％のＡｇを含有したＣｕをターゲットとして用いた物理的気相蒸着（Physical Vapor Deposition(ＰＶＤ)）法により、ＣｕＡｇ合金からなるシード層３５を形成する。
【００１０】
次いで、電解めっき法によりシード層３５が設けられた状態の配線溝３３を埋め込む状態で、シード層３５上にＣｕ層（図示省略）を形成する。続いて、化学的機械研磨（Chemical Mechanical Polishing(ＣＭＰ)）法により、層間絶縁膜３２の表面が露出するまで、Ｃｕ層、シード層３５およびバリア膜３４を除去することで、配線溝３３にシード層３５を含めた膜厚ｄが２００ｎｍの配線３６を形成する。その後、４００℃で１時間の熱処理を行うことで、ＣｕＡｇ合金からなるシード層３５からＣｕ層にＡｇが拡散され、ＣｕＡｇ合金からなる配線３６が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述したような配線の形成方法では、ＣｕＡｇ合金からなる配線３６中のＡｇの分布が不均一になり易い傾向にある。ここで、図７にＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）分析により、配線３６中のＡｇの分布を測定した結果のグラフを示す。
【００１２】
このグラフは、横軸に配線の表面からの深さ(Depth from the surface)をとり、縦軸に銀密度（Ag density）と銅の二次イオン強度（Cu Secondary ion intensity）とを示している。このグラフに示すように、配線３６の表面からの深さが１５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の領域、すなわち、シード層３５が設けられる底部付近にＡｇが偏在しており、底部側のＡｇの密度は１０20ａｔｏｍｓ/ｃｍ2以上であることが確認された。これに対し、配線３６の表面側ではＡｇの密度は１０19ａｔｏｍｓ/ｃｍ2であり、底部側と比較して一桁以上少ないことが確認された。
【００１３】
また、特許文献３に報告されているように、配線溝内にＣｕ配線を形成した後、Ｃｕ配線上にＡｇ層を形成して、熱処理を行う場合であっても、上述した製造方法と同様に、配線中に均一にＡｇを分布させることは困難である。
【００１４】
したがって、ＡｇをＣｕ層中に均一に分布させることが可能な半導体装置の製造方法が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述したような課題を解決するために、本発明における半導体装置の製造方法は、基板上の絶縁膜に設けられた凹部に合金層を形成する半導体装置の製造方法であって、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、第１工程では、凹部の内壁を覆う状態で、第１の金属材料を含む第１の金属材料層を形成する工程を行う。次に、第２工程では、第１の金属材料層上に、第１の金属材料とは異なる第２の金属材料を含む第２の金属材料層を形成する工程を行う。続いて、第３工程では、第２の金属材料層が設けられた状態の凹部を第１の金属材料層で埋め込む工程を行う。その後の第４工程では、熱処理による拡散により、第１の金属材料と第２の金属材料とからなる合金層を形成する工程とを行うことを特徴としている。
【００１６】
このような半導体装置の製造方法によれば、第２の金属材料層が２層の第１の金属材料層に挟まれた状態で、熱処理を行う。このため、例えば、第１の金属材料層を構成する第１の金属材料がＣｕであり、第２の金属材料層を構成する第２の金属材料がＡｇである場合には、熱処理により、Ａｇ層から下層側のＣｕ層および上層側のＣｕ層にＡｇが拡散される。これにより、凹部の内壁を覆う状態でＡｇ層を形成した後、Ａｇ層が設けられた状態の凹部をＣｕ層で埋め込む場合、または凹部内に設けられたＣｕ層上にＡｇ層を形成する場合と比較して、Ｃｕ層に均一にＡｇを拡散させるためのＡｇの拡散距離が短くなる。したがって、凹部内にＡｇがより均一に拡散された状態のＣｕＡｇ合金層が形成される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明における半導体装置の製造方法によれば、Ａｇがより均一に拡散された状態のＣｕＡｇ合金層を形成することができるため、この合金層を配線またはヴィアとして用いることにより、Ｃｕのマイグレーションが抑制され、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性を向上させることができる。したがって、配線信頼性の高い多層配線構造を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の半導体装置の製造方法に係わる第１の実施の形態を、図１〜図３の製造工程断面図を用いて説明する。ここでは、溝配線法のシングルダマシンプロセスにより、接続孔にＣｕＡｇ合金からなるヴィアを形成する場合の製造方法について説明する。
【００１９】
まず、図１（ａ）に示すように、例えばシリコン基板からなる基板１１上に設けられた層間絶縁膜１２には配線溝１３が設けられており、配線溝１３内には例えばＴａからなるバリア膜１４を介してＣｕからなる下層配線１５が設けられていることとする。また、この下層配線１５上を含む層間絶縁膜１２上を覆う状態で、例えばＳｉＮからなる保護絶縁膜１６が設けられている。ここまでの構成が請求項の基板に相当する。
【００２０】
次に、この保護絶縁膜１６上に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる層間絶縁膜１７を３００ｎｍの膜厚で形成した後、この層間絶縁膜１７に上記下層配線１５に達する状態の接続孔１８を形成する。
【００２１】
次いで、図１（ｂ）に示すように、例えばＰＶＤ法により、接続孔１８の内壁を覆う状態で、層間絶縁膜１７上に、後工程で接続孔１８内に形成するヴィアからの層間絶縁膜１７への金属の拡散を防止するためのバリア膜１９を５ｎｍ〜１５ｎｍの膜厚で形成する。ここで、ヴィアはＣｕ合金で形成されることから、バリア膜１９にはＣｕの拡散を防止する材料が用いられ、このような材料としては、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン（Ｗ）、窒化タングステン（ＷＮ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化チタンシリサイド（ＴｉＳｉＮ）などが適用できる。また、バリア膜１９はこれらの膜を２種以上組み合わせた積層膜としてもよい。なお、ここでは、ＰＶＤ法により形成することとするが、化学的気相成長（Chemical Mechanical Deposition(ＣＶＤ)）法または原子層蒸着（Atomic Layer Deposition（ＡＬＤ）)法を用いてもよい。
【００２２】
次に、図２（ｃ）に示すように、大気開放することなく、In-situで、例えばＣＶＤ法により、バリア膜１９上に、第１の金属材料として、例えばＣｕからなる第１のＣｕ層２０ａ（第１の金属材料層）を形成する。続いて、例えばＣＶＤ法により、第１のＣｕ層２０ａ上に、第２の金属材料として、例えばＡｇからなるＡｇ層２１（第２の金属材料層）を形成する。
【００２３】
ここで、第２の金属材料としてはＡｇを用いることとするが、本発明はこれに限定されず、Ｃｕ層中に添加されることでＣｕのマイグレーションが抑制されるような材料であればよい。このような材料としては、Ａｇの他に、背景技術で説明した特許文献２および特許文献３に記載されたようなＡｓ、Ｂｉ、Ｐ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｍｇ、ＡｕまたはＡｌ2Ｏ3を用いることができる。ただし、このような材料の中でもＡｇを用いた方が、後工程で、熱処理により合金層からなるヴィアを形成することから、抵抗上昇をより抑えることができるため、好ましい。
【００２４】
また、Ａｇを含む第２の金属材料層としてＣｕＡｇ合金層を形成してもよいが、Ａｇ層とした方が、より薄い膜厚で高濃度のＡｇ層を形成することができるため、好ましい。
【００２５】
上述したように、Ａｇ層２１を形成した後、図２（ｄ）に示すように、例えば電解めっき法により、接続孔１８内を埋め込む状態で、前記Ａｇ層２１上に、例えばＣｕからなる第２のＣｕ層２０ｂ（第１の金属材料層）を形成する。この際、電解めっき法により、第２のＣｕ層２０ｂを形成することで、ＰＶＤ法等のドライプロセスと比較して、埋め込み特性よく第２のＣｕ層２０ｂを形成することができるため、好ましい。これにより、第１のＣｕ層２０ａ、Ａｇ層２１および第２のＣｕ層２０ｂが順次積層された導電膜２２が、接続孔１８を埋め込む状態で、バリア膜１９上に設けられた状態となる。
【００２６】
ここで、後工程で行う熱処理により、導電膜２２中のＡｇ層２１から第１のＣｕ層２０ａ、第２のＣｕ層２０ｂにＡｇが拡散することで、接続孔１８内にＣｕＡｇ合金からなるヴィアが形成される。これにより、Ｃｕ層のみの場合と比較して、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性は向上するが、ヴィアの抵抗は上昇するため、ＣｕＡｇ合金層中のＡｇの含有量がヴィアの抵抗の許容範囲内となるように、Ａｇ層２１の膜厚を調整することとする。具体的には、この接続孔１８の埋め込みに必要な導電膜２２全体に対して、Ａｇの含有量が０．１重量％以上１．５重量％以下であれば、ヴィアの抵抗を許容範囲内で抑えた状態で、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性を向上させることが可能である。
【００２７】
ここで、導電膜２２の膜厚を１０００ｎｍとした場合に、０．１重量％以上１．５重量％以下となるＡｇの含有量をＡｇ層２１の膜厚に換算すると、０．８５ｎｍ以上１２．８５ｎｍ以下となることから、Ａｇ層２１をこの膜厚の範囲で形成することとする。ここでは、第１のＣｕ層２０ａを４０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で形成し、第２のＣｕ層２０ｂを導電膜２２が１０００ｎｍとなるような膜厚で埋め込むこととする。
【００２８】
次いで、Ｃｕを結晶成長させるために２００℃の熱処理を行う。その後、図３（ｅ）に示すように、例えばＣＭＰ法により、層間絶縁膜１７の表面が露出するまで、上記導電膜２２（前記図２（ｆ）参照）およびバリア膜１９を除去することで、下層配線１５に接続される状態のヴィア２３を形成する。
【００２９】
この後の工程は、通常と同様に行い、ヴィア２３上を含む層間絶縁膜１７上に保護絶縁膜を形成した後、保護絶縁膜上に層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜に上記ヴィアに達する状態の配線溝を形成した後、配線溝内にバリア膜を介して配線を形成することで配線層を形成する。この際、保護絶縁膜の成膜工程および層間絶縁膜の成膜工程等で４００℃程度の熱がかかることから、このような熱処理工程が繰り返されることで、Ａｇ層２１から、第１のＣｕ層２０ａおよび第２のＣｕ層２０ｂ中にＡｇが拡散される。これにより、図３（ｆ）に示すように、ヴィア２３が合金化され、ＣｕＡｇ合金となる。
【００３０】
このような半導体装置の製造方法によれば、第１のＣｕ層２０ａと第２のＣｕ層２０ｂとの間に挟み込む状態でＡｇ層２１を形成し、その後の熱処理により、Ａｇ層２１から下層側の第１のＣｕ層２０ａと上層側の第２のＣｕ層２０ｂとにＡｇを拡散させる。これにより、背景技術で説明したように、バリア膜上にＣｕＡｇ合金からなるシード層を形成した後、シード層が設けられた配線溝（接続孔）内をＣｕ層で埋め込む場合、または、配線溝（接続孔）内にＣｕ層を形成した後、Ｃｕ層上にＡｇ層を形成する場合と比較して、熱処理によりＣｕ層中に均一にＡｇを拡散させるための拡散距離が短くなる。よって、ヴィア２３中により均一にＡｇを拡散させることができる。したがって、Ｃｕのマイグレーションが抑制され、ヴィア２３のＥＭ耐性およびＳＭ耐性を向上させることができることから、配線信頼性の高い多層配線構造を形成することができる。
【００３１】
なお、ここでは、バリア膜１９上に第１のＣｕ層２０ａ、Ａｇ層２１および第２のＣｕ層２０ｂを順次積層させる例について説明したが、バリア膜１９上にＡｇ層、Ｃｕ層およびＡｇ層を順次積層させてもよい。この場合には、Ａｇ層が請求項の第１の金属層に相当し、Ｃｕ層が請求項の第２の金属層に相当する。この場合であっても、第１実施形態の製造方法と同様に、熱処理によりＣｕ層中に均一にＡｇを拡散させるためのＡｇの拡散距離が短くなる。
【００３２】
（変形例１）
また、図４に示すように、バリア膜１９上に第１のＡｇ層２１ａを形成した後、第１のＡｇ層２１ａ上に、第１のＣｕ層２０ａ（第１の金属材料層）、第２のＡｇ層２１ｂ（第２の金属材料層）および第２のＣｕ層２０ｂ（第１の金属材料層）を順次形成することで、導電膜２２を形成してもよい。
【００３３】
この場合には、第２のＡｇ層２１ｂから第１のＣｕ層２０ａと第２のＣｕ層２０ｂの両方にＡｇを拡散させるため、第２のＡｇ層２１ｂの膜厚は第１のＡｇ層２１ａの膜厚よりも厚い方が好ましい。具体的には、第２のＡｇ層２１ｂを第１のＡｇ層２１ａよりも２倍程度厚く形成することする。この場合にも、第１実施形態と同様に、導電膜２２全体に対して、Ａｇの含有量を０．１重量％以上１．５％重量以下とすることから１０００ｎｍの導電膜２２に対して、第１のＡｇ層２１ａを０．２８ｎｍ（０．０３重量％相当）〜４．２８ｎｍ（０．５重量％相当）の膜厚で形成するとともに、第２のＡｇ層２１ｂを０．５７ｎｍ（０．０７重量％相当）〜８．５６ｎｍ（１．０重量％相当）の膜厚で形成する。また、第１のＣｕ層２０ａには、第１のＡｇ層２１ａおよび第２のＡｇ層２１ｂの両方からＡｇが拡散されるため、第２のＣｕ層２０ｂよりも厚い膜厚で形成することとする。
【００３４】
この後の工程は、第１実施形態と同様に行い、層間絶縁膜１７の表面が露出するまで、導電膜２２およびバリア膜１９を除去することで、接続孔１８にヴィアを形成し、熱処理を行うことで、第１のＡｇ層２１ａから第１のＣｕ層２０ａにＡｇを拡散させるとともに、第２のＡｇ層２１ｂから第１のＣｕ層２０ａおよび第２のＣｕ層２０ｂにＡｇを拡散させる。
【００３５】
このような半導体装置の製造方法であっても、第１のＡｇ層２１ａから第１のＣｕ層２０ａにＡｇが拡散するとともに、第２のＡｇ層２１ｂから第１のＣｕ層２０ａおよび第１のＣｕ層２０ｂにＡｇが拡散することから、Ｃｕ層中に均一にＡｇが拡散されるため、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３６】
次に、本発明の半導体装置の製造方法に係わる第２の実施の形態を、図５の製造工程断面図を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付して説明することとし、図１（ａ）〜（ｂ）を用いて説明した、接続孔１８の内壁を覆う状態でバリア膜１９を形成する工程までは、第１実施形態と同様に行うこととする。
【００３７】
次に、図５（ａ）に示すように、バリア膜１９上に第１のＡｇ層２１ａを形成し、この第１のＡｇ層２１ａ上に第１のＣｕ層２０ａ（第１の金属材料層）を形成する。その後、第１のＣｕ層２０ａ上に、第２のＡｇ層２１ｂ（第２の金属材料層）、第２のＣｕ層２０ｂ（第１の金属材料層）および第３のＡｇ層２１ｃ（第２の金属材料層）を順次積層し、Ａｇ層とＣｕ層が交互に積層された状態とする。これらＡｇ層およびＣｕ層の成膜は、例えばＰＶＤ法により行うこととするが、ＣＶＤ法およびＡＬＤ法により行ってもよい。その後、例えば電解めっき法により、接続孔１８を埋め込む状態で、第３のＡｇ層２１ｃ上に第３のＣｕ層２０ｃ（第１の金属材料層）を形成する。これにより、接続孔１８がＡｇ層およびＣｕ層からなる導電膜２２で埋め込まれた状態となる。
【００３８】
ここで、第１実施形態と同様に、導電膜２２中のＡｇの含有量は、０．１重量％以上１．５重量％以下であることとする。そして、本実施形態のように３層以上のＡｇ層を形成する場合には、導電膜２０中に含有するＡｇの含有量をＡｇ層の膜厚に換算し、その膜厚を形成するＡｇの層数で割ることで各Ａｇ層の膜厚を規定することとする。これにより、後工程で行う熱処理により、ヴィア中により均一にＡｇを拡散させることが可能となるため、好ましい。例えば接続孔１８を埋め込むのに必要な導電膜２０の膜厚が１０００ｎｍであり、導電膜２０中のＡｇの含有量を１．０重量％として、導電膜２０中に形成するＡｇ層の膜厚を換算すると、トータルのＡｇ層の膜厚は８．５６ｎｍとなる。ここでは、導電膜２０中には３層のＡｇ層が設けられているため、各Ａｇ層の膜厚は２．８５ｎｍで形成することとする。
【００３９】
なお、ここでは、導電膜２０中に３層のＡｇ層を形成することとするが、３層以上のＡｇ層を形成してもよい。この場合であっても、トータルのＡｇ層の膜厚を計算し、その膜厚をＡｇ層の層数で割ることで、各Ａｇ層の膜厚を規定する。また、ここでは、バリア膜１９上に第１のＡｇ層２１ａを形成することとしたが、Ａｇ層とＣｕ層とが交互に成膜されていれば、バリア膜１９上に第１のＣｕ層２０ａを形成してもよい。同様に、第３のＣｕ層２０ｃにより接続孔１８内を埋め込むこととしたが、Ａｇ層とＣｕ層とが交互に成膜されていれば、第３のＡｇ層２１ｃにより接続孔１８内を埋め込んでもよい。さらに、ここでは、電界めっき法により第３のＣｕ層２０ｃを埋め込むこととするが、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法またはＡＬＤ法等のドライプロセスにより、第３のＣｕ層２０ｃを成膜することで、接続孔１８内を埋め込んでもよい。
【００４０】
この後の工程は、第１実施形態と同様に行い、図５（ｂ）に示すように、ＣＭＰ法により、層間絶縁膜１７が露出するまで、導電膜２２（前記図５（ａ）参照）およびバリア膜１９を除去することで、接続孔１８にヴィア２３を形成する。次に、ヴィア２３上を含む層間絶縁膜１７上に保護絶縁膜を形成した後、保護絶縁膜上に層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜に上記ヴィア２３に達する状態の配線溝を形成した後、配線溝内にバリア膜を介して配線を形成する。この際、保護絶縁膜の成膜工程および層間絶縁膜の成膜工程等で４００℃程度の熱がかかることから、このような熱処理工程が繰り返されることで、各Ａｇ層から、各Ｃｕ層中にＡｇが拡散され、ＣｕＡｇ合金からなるヴィア２３が形成される。
【００４１】
このような半導体装置の製造方法によっても、接続孔１８内にＡｇ層とＣｕ層とを交互に成膜した後、熱処理を行うことから、ヴィア２３中に均一にＡｇを分散させることができる。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４２】
また、本実施形態の製造方法によれば、導電膜２２中にＡｇ層を３層で形成することから、第１実施形態と比較して、各Ｃｕ層に対してＡｇ層をより近い間隔で配置することができる。したがって、Ｃｕ層中へのＡｇを均一に拡散させるための拡散距離は短くなることから、その後の工程の熱処理時間が短い場合であっても、Ｃｕ層中にＡｇを均一に拡散させることができる。
【００４３】
なお、上述した第１実施形態および第２実施形態では、シングルダマシン法により接続孔１８にＣｕＡｇ合金層からなるヴィア２３を形成する例について説明したが、本発明は、シングルダマシン法により配線溝にＣｕＡｇ合金層からなる配線を形成する場合であっても適用可能である。また、デュアルダマシン法により、層間絶縁膜に設けられた配線溝と配線溝に連通する状態の接続孔にＣｕＡｇ合金層からなる配線およびヴィアを形成する場合であっても、適用可能である。
【００４４】
また、多層配線構造を形成する場合に、上述した第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて行ってもよい。例えば、多層配線構造の下層側の層間絶縁膜に設けられるヴィアおよび配線の方が、その後の成膜工程が多いため、より多くの加熱工程を経ることから、下層側を、第１実施形態で図３（ｅ）を用いて説明したように、第１のＣｕ層２０ａと第２のＣｕ層２０ｂとの間にＡｇ層２１が挟持された状態で形成する。そして、上層側を、第２実施形態で図５（ａ）を用いて説明したように、導電膜２２中に３層以上のＡｇ層が設けられた状態で形成することで、各Ｃｕ層に対してＡｇ層をより近い間隔で配置する。このような構成とすることで、下層側と比較して上層側の熱処理工程が少ない場合であっても、下層側よりも上層側の方が、Ｃｕ層中へのＡｇを均一に拡散させるためのＡｇの拡散距離は短くなることがら、均一にＡｇが拡散されたヴィアおよび配線を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法に係る第１実施形態を説明するための製造工程断面図（その１）である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法に係る第１実施形態を説明するための製造工程断面図（その２）である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法に係る第１実施形態を説明するための製造工程断面図（その３）である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法に係る第１実施形態の変形例を説明するための構成図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法に係る第２実施形態を説明するための製造工程断面図である。
【図６】従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】従来の半導体装置の製造方法の課題を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１１…基板、１７…層間絶縁膜、１８…接続孔、１９…バリア膜、２０ａ…第１のＣｕ層，２０ｂ…第２のＣｕ層，２０ｃ…第３のＣｕ層、２１…Ａｇ層，２１ｂ…第２のＡｇ層，２１ｃ…第３のＡｇ層、２３…ヴィア
【図１】
2006165378.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006165378.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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