【手続補正書】
【提出日】平成20年12月26日(2008.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層間絶縁膜内に形成されており、主成分であるＣｕに所定の添加元素を含む第一の銅合金配線と、
前記層間絶縁膜内に形成されており、前記第一の銅合金配線の上面と電気的に接続するビアと、
前記第一の銅合金配線と前記ビアとの接続部において前記第一の銅合金配線と接触して形成されている、窒素を含む第一のバリヤメタル膜とを、備えており、
前記所定の添加元素の濃度は、
０．０４ｗｔ％以下である、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記所定の添加元素の濃度は、
０．０１ｗｔ％以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記所定の添加元素は、
Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｎのいずれかである、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第一のバリヤメタル膜の材質は、
ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴｉＮ、ＷＮのいずれかである、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記層間絶縁膜は、
ＳｉＯＣ膜である、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記層間絶縁膜内において前記第一の銅合金配線より上層に配設されており、前記ビアの上面と電気的に接続している第二の銅合金配線を、さらに備えており、
前記第一の銅合金配線、前記第二の銅合金配線および前記ビアは、主成分であるＣｕに所定の添加元素を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記層間絶縁膜と前記ビアとの間において、前記層間絶縁膜に接触する前記第一のバリヤメタル膜と、
前記層間絶縁膜と前記ビアとの間において、前記ビアに接触する窒素を含まない第二のバリヤメタル膜とを、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記層間絶縁膜内において前記第一の銅合金配線より上層に配設されており、前記ビアの上面と電気的に接続する配線を、さらに備えており、
前記第一のバリヤメタル膜は、
前記層間絶縁膜と前記配線との間において、前記層間絶縁膜に接触するように形成されており、
前記第二のバリヤメタル膜は、
前記層間絶縁膜と前記配線との間において、前記配線に接触するように形成されている、
ことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第一のバリヤメタルに含まれる窒素の濃度は、
１０原子％以上、４０原子％以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第一のバリヤメタル膜の膜厚は、
１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下である、
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１１】
第一の層間絶縁膜内に配設されており、主成分であるＣｕにＡｌを添加した第一の銅合金配線と、
前記第一の層間絶縁膜上に形成される第二の層間絶縁膜と、
前記第二の層間絶縁膜内に配設されており、主成分であるＣｕにＡｌを添加した第二の銅合金配線とを、備えており、
前記第二の銅合金配線の前記Ａｌの濃度は、
前記第一の銅合金配線の前記Ａｌの濃度未満である、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
前記第二の銅合金配線の膜厚は、
前記第一の銅合金配線の膜厚よりも厚い、
ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記第一の層間絶縁膜および前記第二の層間絶縁膜は、比誘電率が異なる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１４】
第一の層間絶縁膜内に配設されており、主成分であるＣｕにＡｌを添加した銅合金配線と、
前記第一の層間絶縁膜上に形成される第二の層間絶縁膜と、
前記第二の層間絶縁膜内に配設されており、前記銅合金配線よりも膜厚の厚い、Ｃｕのみから成る銅配線とを、備えている、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
第一の層間絶縁膜内に配設されており、第一の配線と第一のビアから構成されており、主成分であるＣｕにＡｌを添加して成る第一のデュアルダマシン構造と、
前記第一の層間絶縁膜上に形成される第二の層間絶縁膜と、
前記第二の層間絶縁膜内に配設されており、前記第一の配線よりも膜厚の厚い第二の配線と第二のビアとから構成されており、前記第一の配線の上部と前記第二のビアの下面とが接続されており、Ｃｕのみから成る第二のデュアルダマシン構造とを、備えている、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
前記第二のビアの径は、
前記第一のビアの径よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記第二のビアの底部と前記第一の配線の上面との接続部において前記第一の配線と接触して形成されている、窒素を含む第一のバリヤメタル膜を、さらに備えており、
前記第一の配線に含まれる前記Ａｌの濃度は、
０．０４ｗｔ％以下である、
ことを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記第一の配線に含まれる前記Ａｌの濃度は、
０．０１ｗｔ％以上である、
ことを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記第一のバリヤメタル膜は、
前記第二のデュアルダマシン構造と前記第二の層間絶縁膜との間においても、前記層間絶縁膜と接触するように形成されており、
前記第二のデュアルダマシン構造と前記第二の層間絶縁膜との間において、前記第二のデュアルダマシン構造と接触するように形成されており、窒素を含まない第二のバリヤメタル膜を、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記第一の層間絶縁膜および前記第二の層間絶縁膜は、
それぞれＳｉＯＣ膜またはＦＳＧ膜のいずれかである、
ことを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項２１】
層間絶縁膜内に形成されており、主成分であるＣｕにＡｌを添加した第一のビアと、
前記層間絶縁膜内に形成されており、前記第一のビアの底部と電気的に接続され、主成分であるＣｕにＡｌを添加した第一の銅合金配線と、
前記層間絶縁膜と前記第一のビアとの間において前記層間絶縁膜と接触して形成されている、窒素を含む第一のバリヤメタル膜と、
前記層間絶縁膜と前記第一のビアとの間において前記第一のビアと接触して形成されている、窒素を含まない第二のバリヤメタル膜とを、備えており、
前記第一のバリヤメタル膜は、
前記第一の銅合金配線と前記第一のビアとの接続部には形成されておらず、
前記第二のバリヤメタル膜は、
前記第一の銅合金配線と前記第一のビアとの接続部にも形成されている、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２２】
前記層間絶縁膜内に形成されており、前記第一の銅合金配線の底部と電気的に接続されており、主成分であるＣｕにＡｌを添加した第二のビアと、
前記層間絶縁膜内に形成されており、前記第二のビアの底部と電気的に接続され、主成分であるＣｕにＡｌを添加した第二の銅合金配線とを、さらに備えており、
第三のバリヤメタル膜は、
窒素原子を含有し、前記第二の層間絶縁膜と前記第二のビアとの間において、前記第二の層間絶縁膜と接触するよう形成されており、
第四のバリヤメタル膜は、
窒素原子を含有しないものであり、前記第二の層間絶縁膜と前記第二のビアとの間において、前記第二のビアと接触して形成されており、
前記第三のバリヤメタル膜は、
前記第二の銅合金配線と前記第二のビアとの接続部には形成されておらず、
前記第四のバリヤメタル膜は、
前記第二の銅合金配線と前記第二のビアとの接続部にも形成されている、
ことを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置。
【請求項２３】
（Ａ）第一の層間絶縁膜内に、銅を主成分としており、濃度が０．０４ｗｔ％以下の添加元素を含む銅合金配線を形成する工程と、
（Ｂ）前記第一の層間絶縁膜上に形成された第二の層間絶縁膜内において、前記銅合金配線の上面を露出する接続孔を形成する工程と、
（Ｃ）前記接続孔の底面および側面に窒素を含む第一のバリヤメタル膜を形成する工程と、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）の後に、前記接続孔に導電体を充填する工程とを、備えている、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
（Ｅ）前記接続孔の底部に形成されている第一のバリヤメタル膜および前記銅合金配線の一部を除去する工程と、
（Ｆ）前記工程（Ｅ）後に、前記接続孔の底部および側面部に窒素を含まない第二のバリヤメタル膜を形成する工程とを、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項２３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
（Ｋ）前記第一のバリヤメタル膜上に、窒素を含まない第二のバリヤメタル膜を形成する工程と、
（Ｌ）前記接続孔の底部に形成されている前記第一のバリヤメタル膜、前記第二のバリヤメタル膜および前記銅合金配線の一部を除去する工程と、
（Ｍ）前記工程（Ｌ）後に、前記接続孔の底部および側面部に窒素を含まない第三のバリヤメタル膜を形成する工程とを、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項２３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
（Ａ）第一の層間絶縁膜内に、主成分であるＣｕにＡｌを添加した第一の銅合金配線を配設する工程と、
（Ｂ）前記第一の層間絶縁膜上に形成された第二の層間絶縁膜内に、主成分であるＣｕにＡｌが添加されており、前記第一の銅合金配線よりも膜厚が厚く、前記第一の銅合金配線の前記Ａｌの濃度以下であるＡｌ濃度を有する、第二の銅合金配線を形成する工程とを、備えている、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
（Ａ）第一の層間絶縁膜内に、主成分であるＣｕにＡｌを添加した銅合金配線を配設する工程と、
（Ｂ）前記第一の層間絶縁膜上に形成された第二の層間絶縁膜内に、前記銅合金配線よりも膜厚が厚く、Ｃｕのみから成る銅配線を形成する工程とを、備えている、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２８】
（Ａ）第一の層間絶縁膜内に、第一の配線と第一のビアから構成され、主成分であるＣｕにＡｌが添加された第一のデュアルダマシン構造を形成する工程と、
（Ｂ）上記第一の層間絶縁膜上に形成された第二の層間絶縁膜内に、前記第一の配線よりも膜厚の厚い第二の配線と第二のビアとから構成されており、前記第一の配線の上部と前記第二のビアの下面とが接続されており、Ｃｕのみから成る第二のデュアルダマシン構造を形成する工程とを、備えている、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
第一の層間絶縁膜内に、第一添加元素を含有する第一銅合金配線を形成する工程と、
前記第一の層間絶縁膜上及び前記第一銅合金配線上に第一絶縁膜を形成する工程と、
前記第一絶縁膜上に第二の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第一絶縁膜及び前記第二の層間絶縁膜を貫き、前記第一銅合金配線を露出する第一の穴を形成する工程と、
前記第一の穴の側面及び底面を覆うように窒素を含有する第一材料で形成された第一のバリヤメタルを形成して、前記第一の穴の底面において前記第一のバリヤメタルと前記第一銅合金配線とを接触させる工程と、
前記第一の穴の底面の前記第一のバリヤメタルと前記第一銅合金配線の一部とを除去してくぼみを形成する工程と、
前記第一の穴の側面上の前記第一のバリヤメタル上及び前記くぼみの表面を覆うように第二のバリヤメタルを形成する工程と、
前記第二のバリヤメタル上に銅金属を埋め込む工程とを、有する、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
前記第一添加元素は、
Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｎのいずれかであり、
前記第二のバリヤメタルの材料は、
窒素を含有しないものであり、
前記第一のバリヤメタルと前記第一銅合金配線とを接触させる工程によって、前記第一のバリヤメタルと前記第一銅合金配線との間に前記第一添加元素と窒素との化合物が形成され、
前記くぼみを形成する工程によって、前記第一の穴の底面の前記化合物が除去される、
ことを特徴とする請求項２９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３１】
前記第一のバリヤメタルの材質は、
ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴｉＮ、ＷＮのいずれかであり、
前記第二の層間絶縁膜の材質は、
ＳｉＯＣである、
ことを特徴とする請求項２９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３２】
前記第二の層間絶縁膜を形成する工程と前記第一のバリヤメタルと前記第一銅合金配線とを接触させる工程の間に、前記第一の穴に連なるような第一配線溝を第二の層間絶縁膜内に形成する工程と、
前記銅金属を埋め込む工程の後、前記第二層間絶縁膜上の前記銅金属を化学機械研磨処理によって除去することにより、前記第一の穴内及び前記第一配線溝内に第一銅配線を形成する工程とを、更に有し、
前記第一の穴を形成する工程及び前記第一配線溝を形成する工程の後に、前記第一の穴の上部と前記第一配線溝の底部が接触され、
前記第一のバリヤメタルと前記第一銅合金配線とを接触させる工程によって、前記第一のバリヤメタルが前記第一配線溝の側面と底面に形成され、
前記くぼみを形成する工程によって、前記第一配線溝の底面の前記第一バリヤメタルが除去され、
前記第二のバリヤメタルを形成する工程によって、前記第一配線溝の底面上に前記第二のバリヤメタルが形成され、
前記銅金属を埋め込む工程によって、前記第一配線溝内に前記銅金属が埋め込まれる、
ことを特徴とする請求項２９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３３】
前記第一銅配線上及び前記第二層間絶縁膜上に第二絶縁膜を形成する工程と、
前記第二絶縁膜上に第三層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第二絶縁膜及び前記第三の層間絶縁膜を貫き前記第一銅配線を露出する第二の穴と、前記第二の穴に連なるような第二配線溝を第三の層間絶縁膜内に形成する工程と、
前記第二の穴の側面及び底面、前記第二配線溝の側面及び底面に窒素を含有しない第三のバリヤメタルを形成する工程と、
前記第三のバリヤメタル上に銅を埋め込むことにより前記第二の穴内および前記第二配線溝内に第二銅配線を形成する工程とを、更に有し、
前記第二配線溝の深さは、
前記第一配線溝の深さよりも深く、
前記第一銅配線は、
前記第一添加元素を含有する銅合金配線であり、
前記第二の穴と前記第二配線溝を形成する工程によって、前記第二の穴の上部と前記第二配線溝の底部が接触される、
ことを特徴とする請求項３２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３４】
前記第三層間絶縁膜の比誘電率よりも前記第二層間絶縁膜の比誘電率の方が低く、
前記第二銅配線を形成する工程で埋め込まれる銅は純銅であり、
前記第一絶縁膜及び前記第二絶縁膜は炭窒化珪素膜であり、
前記第二の穴の底部の前記第三のバリヤメタルは平らに形成されており、
前記第二の穴の底部の前記第三のバリヤメタルと前記第一銅配線との間には窒素と前記第一添加元素との化合物が形成されておらず、
前記第一のバリヤメタル及び前記第二のバリヤメタルはタンタルである、
ことを特徴とする請求項３３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３５】
前記第一のバリヤメタルを形成する工程と前記くぼみを形成する工程の間に、前記第一のバリヤメタル上に窒素を含有しない第四のバリヤメタルを形成する工程を、更に有する、
ことを特徴とする請求項２９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３６】
前記第一添加元素の濃度は、
０．０４ｗｔ％以下である、
ことを特徴とする請求項２９に記載の半導体装置の製造方法。