(57)【要約】【課題】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を生じるときの薄膜配線中の金属粒子がどのように移動していくかを直接解析する。【解決手段】半導体基板９５上に、配線を構成する主たる元素の、β線を放射する放射性同位体を５０％以上含むターゲットを使用してスパッタ法を用いて形成する。次に、配線の２端子間にバイアス電位を印加する。次に、バイアス電位を印加中に配線から放出されるβ線９６を蛍光板９３に映し出す。これをカメラ９４で撮影し、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におけるメタルの粒子の動きを時間経過とともに確認する。【選択図】　図１５
2004039889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された配線を有し、前記配線は該配線を構成する主たる元素の、β線を放射する放射性同位体を５０％以上含んでいることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板上に配線を形成する工程を備え、前記配線を形成する工程は、前記配線を構成する主たる元素の、β線を放射する放射性同位体を５０％以上含むターゲットをスパッタ法を用いて形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記主たる元素はアルミニウムであることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体基板上に配線を形成する工程を備え、前記配線を形成する工程は、前記配線を構成する主たる元素の、β線を放射する放射性同位体を５０％以上含むメッキ液を使用して電解メッキ法を用いて形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記主たる元素は銅であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
半導体基板上に配線を形成する工程と、前記配線に熱中性子線を放射し、前記配線を構成する主たる元素の、β線を放射する放射性同位体に放射化する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記主たる元素はアモルファスシリコンまたは銅であることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
半導体基板上に形成された、主たる元素の、β線を放射する放射性同位体を５０％以上含む配線に対し、前記配線の２端子間にバイアス電位を印加する工程と、前記バイアス電位を印加中に前記配線から放出されるβ線を蛍光板に映し出す工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の解析方法。
【請求項９】
真空容器中に設置された請求項１に記載の半導体装置と、前記半導体装置の表面に対向して配置された蛍光板と、前記半導体装置上の配線の２端子間にバイアス電位を印加する電圧印加装置とを備えたことを特徴とする半導体装置の解析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線の信頼性技術、特に半導体装置で使用されているメタル配線の信頼性評価技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体の集積度と性能の向上のため、配線材料であるアルミニウム配線を非常に細くするか、あるいはアルミニウム以外の銅を使用しつつある。
【０００３】
以下に、従来の配線形成技術および配線となる導電膜の製造装置について説明する。
【０００４】
図１８、１９はアルミニウムもしくはアルミニウム合金を配線材料とする通常の技術における半導体装置の製造方法を工程順に示した配線構造図である。
【０００５】
図１８（ａ）に示すように、半導体基板１２０上に層間絶縁膜１２１を形成する。次に、図１８（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１２１上にスパッタリングによって例えば厚さ４０ｎｍのチタン膜１２２を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１ＫＷ、圧力０．２０Ｐａである。
【０００６】
次に、図１８（ｃ）に示すように、チタン膜１２２上に、スパッタリングによって例えば厚さ２０ｎｍの窒化チタン膜１２３を形成する。次に、図１８（ｄ）に示すように、窒化チタン膜１２３上に、スパッタリングによって例えば厚さ４８０ｎｍのアルミニウム配線膜１２４を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１０ＫＷ、圧力０．２７Ｐａ、成膜温度２００℃である。
【０００７】
次に、図１８（ｅ）に示すように、アルミニウム配線膜１２４上に、リソグラフ用レジスト１２５を塗布する。次に、図１９（ｆ）に示すように、リソグラフ用レジストについてパターンニングを行い触刻用マスク１２６とする。
【０００８】
次に、図１９（ｇ）に示すように、リソグラフ技術により作成したパターンをマスク１２６にしてエッチングによりアルミニウム配線膜１２４、窒化チタン膜１２３およびチタニウム膜１２２を触刻によりパターンニングを行う。次に、図１９（ｈ）に示すように、アルミニウム配線膜１２４、窒化チタン膜１２３およびチタニウム膜１２２を触刻によりパターンニング後、不要になったマスク１２６を除去する。
【０００９】
図２０はアルミニウム配線膜を形成するためのスパッタ装置の概略的な構成を示す。
【００１０】
図２０において、スパッタ装置は、真空容器１３１、真空容器１３１の下部に水平に配置されたステージ１３２、ステージ１３２に対向する状態で真空容器１３１の天板内面に配置されたターゲット１３３、ステージ１３２上に載置された半導体基板１３４、直流電源１３５から構成されている。ここで、ステージ１３２はグランドＧＮＤに接続され、直流電源１３５の正極もグランドＧＮＤに接続され、ターゲット１３３は直流電源１３５の負極に接続されている。結果として、ターゲット１３３はグランドレベルよりも負に帯電することになる。
【００１１】
図２１、２２は銅を配線材料とする通常の技術における半導体装置の製造方法を工程順に示す配線構造図である。
【００１２】
図２１（ａ）に示すように、半導体基板１４０上に層間絶縁膜１４１を形成する。次に、図２１（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１４１上にレジスト１４２を塗布する。次に、図２１（ｃ）に示すように、レジストをパターンニングし、マスク１４３とする。次に、図２１（ｄ）に示すように、層間絶縁膜１４１を触刻法により溝パターン１４４を形成する。次に、図２１（ｅ）に示すように、マスク１４３を除去する。
【００１３】
次に、図２２（ｆ）に示すように、溝パターン１４４を形成した絶縁膜上１４１にスパッタリングによって例えば厚さ２５ｎｍの窒化タンタル膜１４５を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１ＫＷ、コイルパワー１．５ＫＷ、基板パワー３５０Ｗ、圧力３．４７Ｐａである。
【００１４】
次に、図２２（ｇ）に示すように、窒化タンタル膜１４５上に、スパッタリングによって例えば厚さ１０ｎｍのタンタル膜１４６を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１ＫＷ、コイルパワー１．５ＫＷ、基板パワー３５０Ｗ、圧力３．４７Ｐａである。
【００１５】
次に、図２２（ｈ）に示すように、タンタル膜１４６上に、スパッタリングによって例えば厚さ２２５ｎｍの銅配線膜１４７を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１ＫＷ、コイルパワー２．８ＫＷ、基板パワー３５０Ｗ、圧力３．４７Ｐａである。
【００１６】
次に、図２２（ｉ）に示すように、スパッタで形成した銅配線膜１４７上に電解メッキによって例えば厚さ４００ｎｍの銅配線膜１４８を堆積する。このときのメッキ条件としては例えば電流１５ｍＡ、電圧４Ｖである。
【００１７】
次に、図２２（ｊ）に示すように、エッチング研磨法により表面に堆積した銅配線膜１４８を削り落とし、酸化膜に触刻した溝１４４のみに銅配線が存在するようにする。
【００１８】
図２３は、銅メッキ装置の概略図である。図２３において、銅メッキ装置は、耐腐食容器１５１、耐腐食容器１５１に満たされているメッキ用の溶液１５２、メッキ用の溶液１５２に沈められている電極１５３、めっき用の溶液に沈められている電極と対向している半導体基板１５４、半導体基板１５４に接続される直流電源１５５から構成されている。ここで、直流電源１５５の一方の端子と電極１５３はＧＮＤに接続されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術によって形成された配線においては、半導体装置の微細化とともに、配線における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の問題が顕著になってくる。
【００２０】
エレクトロマイグレーションとは、配線密度を微細化すると配線の電流密度が増加し、配線におけるＡｌもしくはＣｕ原子に対して電子が衝突し、原子が電流の流れ方向に運動量を与えられ、質量輸送によってＡｌやＣｕ原子が移動してしまう現象をいう。その結果として、ボイド（空孔）が発生して断線不良を生じたり、ヒロック（突起）が生じて短絡不良を起こす恐れがある。
【００２１】
また、ストレスマイグレーションとは、電流が流れていない状態で内部応力によってＡｌやＣｕ原子が移動してしまう現象をいう。その結果として、ストレスマイグレーションは、抵抗値の上昇をもたらしたり、断線の原因となったりする。
【００２２】
このメタルの粒子の動きについては、シミュレーションもしくは信頼性試験後に断面解析により確認を行う技術があるが、この従来技術によって信頼性試験の途中でメタルがどのように移動したか確認することはできない。すなわちこの従来技術では、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試験の途中でメタルの移動を確認することができない。
【００２３】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、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を生じるときの薄膜配線中の金属粒子がどのように移動していくかを直接解析することができ、したがって、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試験の途中で配線中のボイド（空孔）やヒロック（突起）の生成について確認することができる半導体装置およびその製造方法、解析方法、解析装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された配線を有し、前記配線は該配線を構成する主たる元素の、β線を放射する放射性同位体を５０％以上含んでいる。
【００２５】
また、本発明の第１の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に配線を形成する工程を備え、前記配線を形成する工程は、前記配線を構成する主たる元素の、β線を放射する放射性同位体を５０％以上含むターゲットをスパッタ法を用いて形成する。
【００２６】
また、本発明の第２の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に配線を形成する工程を備え、前記配線を形成する工程は、前記配線を構成する主たる元素の、β線を放射する放射性同位体を５０％以上含むメッキ液を使用して電解メッキ法を用いて形成する。
【００２７】
また、本発明の第３の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に配線を形成する工程と、前記配線に熱中性子線を放射し、前記配線を構成する主たる元素の、β線を放射する放射性同位体に放射化する工程とを備えている。
【００２８】
本発明の半導体装置およびその製造方法によれば、主たる元素の原子にβ線のマーキングを行うことができる。
【００２９】
また、本発明の半導体装置の解析方法は、半導体基板上に形成された、主たる元素の、β線を放射する放射性同位体を５０％以上含む配線に対し、前記配線の２端子間にバイアス電位を印加する工程と、前記バイアス電位を印加中に前記配線から放出されるβ線を蛍光板に映し出す工程とを備えている。
【００３０】
また、本発明の半導体装置の解析装置は、真空容器中に設置された本発明の半導体装置と、前記半導体装置の表面に対向して配置された蛍光板と、前記半導体装置上の配線の２端子間にバイアス電位を印加する電圧印加装置とを備えている。
【００３１】
本発明の半導体装置の解析方法および解析装置によれば、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におけるメタルの粒子の動きを時間経過とともに確認することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体装置およびその製造方法、製造装置、解析装置の具体的な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００３３】
（第１の実施形態）
図１、２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図である。なお、図２（ｈ）が本実施形態の製造方法によって製造される配線構造を有する半導体装置の断面図である。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、半導体基板１０上に層間絶縁膜１１を形成する。次に、図１（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１１上にスパッタリングによって例えば厚さ４０ｎｍのチタン膜１２を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１ＫＷ、圧力０．２０Ｐａである。
【００３５】
次に、図１（ｃ）に示すように、チタン膜１２上に、スパッタリングによって例えば厚さ２０ｎｍの窒化チタン膜１３を形成する。次に、図１（ｄ）に示すように、窒化チタン膜１３上に、スパッタリングによって例えば厚さ４８０ｎｍのアルミニウムの同位元素である２６Ａｌを５０％以上含有するアルミニウム配線膜１４を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１０ＫＷ、圧力０．２７Ｐａ、成膜温度２００℃である。
【００３６】
次に、図１（ｅ）に示すように、アルミニウム配線膜１４上に、リソグラフ用レジスト１５を塗布する。次に、図２（ｆ）に示すように、リソグラフ用レジスト１５についてパターンニングを行い触刻用マスク１６とする。
【００３７】
次に、図２（ｇ）に示すように、リソグラフ技術により作製したレジストパターンをマスク１６にして、アルミニウム配線膜１４、窒化チタン膜１３およびチタニウム膜１２を触刻によりパターンニングする。
【００３８】
次に、図２（ｈ）に示すように、アルミニウム配線膜１４、窒化チタン膜１３およびチタニウム膜１２をエッチングするために使用した触刻用マスク１６を除去する。
【００３９】
図３はアルミニウム配線膜を形成するためのスパッタ装置の概略的な構成を示す。
【００４０】
図３において、スパッタ装置は、β線を遮蔽できる真空容器２１、β線を遮蔽できる真空容器２１の下部に水平に配置されたステージ２２、ステージ２２に対向する状態でβ線を遮蔽できる真空容器２１の天板内面に配置されたターゲット２３、ステージ２２上に載置された半導体基板２４、直流電源２５から構成されている。ここで、ステージ２２はグランドＧＮＤに接続され、直流電源２５の正極もグランドＧＮＤに接続され、ターゲット２３は直流電源２５の負極に接続されている。結果として、ターゲット２３はグランドレベルよりも負に帯電することになる。なお、アルミニウムのターゲット２３としては、アルミニウムの同位元素である２６Ａｌを５０％以上含有するものを使用する。
【００４１】
このようにすることにより、アルミニウム原子にβ線１７のマーキングを行うことが出来る。
【００４２】
（第２の実施形態）
図４、５は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図である。なお、図５（ｊ）が本実施形態の製造方法によって製造される配線構造を有する半導体装置の断面図である。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、半導体基板３０上に層間絶縁膜３１を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、層間絶縁膜３１上にフォトレジスト３２を塗布する。次に、図４（ｃ）に示すように、フォトレジスト３２にパターンニングを行い、マスクパターン３３にする。
【００４４】
次に、図４（ｄ）に示すように、マスクパターン３３を用いて層間絶縁膜３１をエッチングして溝パターン３４を形成する。次に、図４（ｅ）に示すように、マスクパターン３３を除去する。
【００４５】
次に、図５（ｆ）に示すように、溝パターン３４を形成した層間絶縁膜３１上に、スパッタリングによって例えば厚さ２５ｎｍの窒化タンタル膜３５を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１ＫＷ、コイルパワー１．５ＫＷ、基板パワー３５０Ｗ、圧力３．４７Ｐａである。
【００４６】
次に、図５（ｇ）に示すように、窒化タンタル膜３５上に、スパッタリングによって例えば厚さ１０ｎｍのタンタル膜３６を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１ＫＷ、コイルパワー１．５ＫＷ、基板パワー３５０Ｗ、圧力３．４７Ｐａである。
【００４７】
次に、図５（ｈ）に示すように、タンタル膜３６上に、スパッタリングによって例えば厚さ２２５ｎｍの銅配線膜３７を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１ＫＷ、コイルパワー２．８ＫＷ、基板パワー３５０Ｗ、圧力３．４７Ｐａである。
【００４８】
次に、図５（ｉ）に示すように、スパッタで形成した銅配線膜３７上に電解メッキによって例えば厚さ４００ｎｍの銅の同位体６７Ｃｕを５０％以上含有する銅配線膜３８を堆積する。このときのメッキ条件としては例えば電流１５ｍＡ、電圧４Ｖである。
【００４９】
次に、図５（ｊ）に示すように、エッチング研磨法により表面に堆積した銅配線膜３８を削り落とし、層間絶縁膜３１に触刻した溝３４のみに銅配線が存在するようにする。
【００５０】
図６は、銅メッキ装置の概略図である。図６において、銅メッキ装置は、β線を遮蔽できる耐腐食容器４１、β線を遮蔽できる耐腐食容器４１に満たされているメッキ用の溶液４２、メッキ用の溶液４２に沈められている電極４３、メッキ用の溶液に沈められている電極と対向している半導体基板４４、半導体基板４４に接続される直流電源４５から構成されている。ここで、直流電源４５の一方の端子と電極４３はＧＮＤに接続されている。なお、このメッキ用の溶液４２としては、銅の同位体６７Ｃｕを５０％以上含有するものを使用する。
【００５１】
このようにすることにより、銅原子にβ線３９のマーキングを行うことが出来る。
【００５２】
（第３の実施形態）
図７、８、９は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図である。なお、図９（ｊ）が本実施形態の製造方法によって製造される配線構造を有する半導体装置の断面図である。
【００５３】
図７（ａ）に示すように、半導体基板５０上に層間絶縁膜５１を形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、層間絶縁膜５１上にスパッタリングによって例えば厚さ４０ｎｍのチタン膜５２を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１ＫＷ、圧力０．２０Ｐａである。
【００５４】
次に、図７（ｃ）に示すように、チタン膜５２上に、スパッタリングによって例えば厚さ２０ｎｍの窒化チタン膜５３を形成する。次に、図７（ｄ）に示すように、窒化チタン膜５３上に、スパッタリングによって例えば厚さ４８０ｎｍのアモルファスシリコン膜５４を形成する。
【００５５】
次に、図７（ｅ）に示すように、アモルファスシリコン膜５４上に、リソグラフ用レジスト５５を塗布する。次に、図８（ｆ）に示すように、リソグラフ用レジスト５５についてパターンニングを行い触刻用マスク５６とする。
【００５６】
次に、図８（ｇ）に示すように、リソグラフ技術により作製したレジストパターンをマスク５６にして、アモルファスシリコン膜５４、窒化チタン膜５３およびチタニウム膜５２を触刻によりパターンニングする。
【００５７】
次に、図８（ｈ）に示すように、アモルファスシリコン膜５４、窒化チタン膜５３およびチタニウム膜５２をエッチングするために使用した触刻用マスク５６を除去する。次に、図９（ｉ）に示すように、触刻によりパターンニングされたアモルファスシリコン膜５４、窒化チタン膜５３およびチタニウム膜５２に熱中性子線５７を照射し、２８Ｓｉ（ｎ，ｐ）２８Ａｌ反応を発生させ、全てアルミニウムの同位体である２８Ａｌへ放射化５８する。
【００５８】
図１０は熱中性子線照射装置の概要である。図１０において、熱中性子線照射装置は、中性子線を遮蔽できる容器６１、遮蔽容器６１の下部に水平に配置されたステージ６２、ステージ６２に対向する状態で遮蔽容器６１に取り付けられた熱中性子線源６３、ステージ６２上に配置された半導体基板６４、熱中性子線源６３から照射される熱中性子線６５から構成されている。
【００５９】
このようにすることにより、アルミニウム原子にβ線５８のマーキングを行うことが出来る。
【００６０】
（第４の実施形態）
図１１、１２、１３は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図である。なお、図１３（ｌ）が本実施形態の製造方法によって製造される配線構造を有する半導体装置の断面図である。
【００６１】
図１１（ａ）に示すように、半導体基板７０上に層間絶縁膜７１を形成する。次に、図１１（ｂ）に示すように、層間絶縁膜７１上にフォトレジスト７２を塗布する。次に、図１１（ｃ）に示すように、フォトレジスト７２にパターンニングを行い、マスクパターン７３にする。
【００６２】
次に、図１１（ｄ）に示すように、マスクパターン７３を用いて層間絶縁膜７１をエッチングして溝パターン７４を形成する。次に、図１１（ｅ）に示すように、マスクパターン７３を除去する。
【００６３】
次に、図１２（ｆ）に示すように、溝パターン７４を形成した層間絶縁膜７１上に、スパッタリングによって例えば厚さ２５ｎｍの窒化タンタル膜７５を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１ＫＷ、コイルパワー１．５ＫＷ、基板パワー３５０Ｗ、圧力３．４７Ｐａである。
【００６４】
次に、図１２（ｇ）に示すように、窒化タンタル膜７５上に、スパッタリングによって例えば厚さ１０ｎｍのタンタル膜７６を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１ＫＷ、コイルパワー１．５ＫＷ、基板パワー３５０Ｗ、圧力３．４７Ｐａである。
【００６５】
次に、図１２（ｈ）に示すように、タンタル膜７６上に、スパッタリングによって例えば厚さ２２５ｎｍの銅配線膜７７を堆積する。このときのスパッタリング条件としては、例えば直流パワー１ＫＷ、コイルパワー２．８ＫＷ、基板パワー３５０Ｗ、圧力３．４７Ｐａである。
【００６６】
次に、図１２（ｉ）に示すように、スパッタで形成した銅配線膜７７上に電解メッキによって例えば厚さ４００ｎｍの銅配線膜７８を堆積する。このときのメッキ条件としては例えば電流１５ｍＡ、電圧４Ｖである。
【００６７】
次に、図１３（ｊ）に示すように、エッチング研磨法により表面に堆積した銅配線膜７８を削り落とし、層間絶縁膜７１に触刻した溝７４のみに銅配線が存在するようにする。
【００６８】
次に、図１３（ｋ）に示すように、銅配線の配線パターンに熱中性子線７９を照射し、６３Ｃｕ（ｎ，γ）６４Ｃｕ反応を発生させ、全て銅の同位体である６４Ｃｕへ放射化８０する。
【００６９】
図１４は熱中性子線照射装置の概要である。図１４において、熱中性子線照射装置は、中性子線を遮蔽できる容器８１、遮蔽容器８１の下部に水平に配置されたステージ８２、ステージ８２に対向する状態で遮蔽容器８１に取り付けられた熱中性子線源８３、ステージ８２上に配置された半導体基板８４、熱中性子線源８３から照射される熱中性子線８５から構成されている。
【００７０】
このようにすることにより、銅原子にβ線８０のマーキングを行うことが出来る。
【００７１】
（第５の実施形態）
図１５は、本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の解析装置の概要である。図１５において、本実施形態の半導体装置の解析装置は、β線を遮蔽することの出来る真空容器９１、β線を遮蔽することの出来る真空容器９１の下部に取り付けられたＸ、Ｙ、Ｚ、傾き、回転等の動きが出来るステージ９２、ステージ９２と対向するβ線を遮蔽することの出来る真空容器９１内に取り付けられた蛍光板９３、蛍光板９３に映し出された映像を撮影するカメラ９４、ステージ９２に配置された試料９５、試料９５より照射されたβ線９６および外部に設置された配線の２端子間にバイアス電位を印加する電圧印加装置（図示せず）から構成されている。
【００７２】
この解析装置を用い、バイアス電位を印加する電圧印加装置から配線の２端子間にバイアス電位を印加し、このバイアス電位印加中に試料９５から照射されるβ線を蛍光板９３に捕らえ、カメラ９４に映し出された映像からβ線を照射する金属粒子の動きを解析する。
【００７３】
これによって、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におけるメタルの粒子の動きを時間経過とともに確認することができ、メタル配線が半導体の配線の信頼性に与える影響を評価できる。
【００７４】
（第６の実施形態）
図１６は、本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の解析装置の概要である。図１６において、本実施形態の半導体装置の解析装置は、β線を遮蔽することの出来る真空容器１０１、β線を遮蔽することの出来る真空容器１０１の下部に取り付けられたＸ、Ｙ、Ｚ、傾き、回転等の動きが出来るステージ１０２、ステージ１０２と対抗するβ線を遮蔽することの出来る真空容器１０１内に取り付けられた蛍光板１０３、ステージ１０２と蛍光板１０３の間に配置されたエネルギーフィルター１０４、蛍光板１０３に映し出された映像を撮影するカメラ１０５、ステージ１０２に配置された試料１０６、試料１０６より照射されたβ線１０７および外部に設置された配線の２端子間にバイアス電位を印加する電圧印加装置（図示せず）から構成されている。
【００７５】
この解析装置を用い、バイアス電位を印加する電圧印加装置から配線の２端子間にバイアス電位を印加し、このバイアス電位印加中に試料１０６から照射されるβ線を蛍光板１０３に捕らえ、カメラ１０５に映し出された映像からβ線を照射する金属粒子の動きを解析する。
【００７６】
これによって、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におけるメタルの粒子の動きを時間経過とともに確認することができ、メタル配線が半導体の配線の信頼性に与える影響を評価できる。
【００７７】
ここで、β線のエネルギーはγ線などのような不連続なエネルギーを取るわけではなく、あるエネルギーを最大値として連続したエネルギーをとる。したがって、試料１０６から照射されるβ線１０７のエネルギーはエネルギーフィルター１０４を通過することで任意のエネルギーのβ線１０８を得ることが出来る。
【００７８】
（第７の実施形態）
図１７は、本発明の第７の実施形態に係る半導体装置の解析装置の概要である。
【００７９】
図１７において、本実施形態の半導体装置の解析装置は、β線を遮蔽することの出来る真空容器１１１、β線を遮蔽することの出来る真空容器１１１の下部に取り付けられたＸ、Ｙ、Ｚ、傾き、回転等の動きが出来るステージ１１２、ステージ１１２と対向するβ線を遮蔽することの出来る真空容器１１１内に取り付けられた蛍光板１１３、ステージ１１２と蛍光板１１３の間に配置されたエネルギーフィルター１１４、エネルギーフィルター１１４と蛍光板１１３の間に配置された結像レンズ１１５、蛍光板１１３に映し出された映像を撮影するカメラ１１６、ステージ１１２に配置された試料１１７、試料１１７より照射されたβ線１１８および外部に設置された配線の２端子間にバイアス電位を印加する電圧印加装置（図示せず）から構成されている。
【００８０】
この解析装置を用い、バイアス電位を印加する電圧印加装置から配線の２端子間にバイアス電位を印加し、このバイアス電位印加中に試料１１７から照射されるβ線を蛍光板１１３に捕らえ、カメラ１１６に映し出された映像からβ線を照射する金属粒子の動きを解析する。
【００８１】
これによって、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におけるメタルの粒子の動きを時間経過とともに確認することができ、メタル配線が半導体の配線の信頼性に与える影響を評価できる。
【００８２】
ここで、β線のエネルギーはγ線などのような不連続なエネルギーを取るわけではなく、あるエネルギーを最大値として連続したエネルギーをとる。したがって、試料１１７から照射されるβ線１１８のエネルギーはエネルギーフィルター１１４を通過することで任意のエネルギーのβ線１１９を得ることが出来、さらに結像レンズ１１５を通過して集光されたβ線１２１とすることで、より鮮明な像が蛍光板１１３上に得られる。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る半導体装置およびその製造方法、解析方法、解析装置によれば、試料である半導体装置から照射されるβ−線を捕らえ、β−線を照射する金属粒子の動きを分析することで、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を生じるときの薄膜配線中の金属粒子がどのように移動していくかを直接解析することができ、したがって、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試験の途中で配線中のボイド（空孔）やヒロック（突起）の生成について確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造に用いるアルミニウム配線膜を形成するスパッタ装置の概略図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造に用いる銅配線膜を形成するメッキ装置の概略図
【図７】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図８】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造に用いる熱中性子線を照射する装置の概略図
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造に用いる熱中性子線を照射する装置の概略図
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の解析装置の概略図
【図１６】本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の解析装置の概略図
【図１７】本発明の第７の実施形態に係る半導体装置の解析装置の概略図
【図１８】アルミニウムもしくはアルミニウム合金を配線材料とする従来技術に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図１９】アルミニウムもしくはアルミニウム合金を配線材料とする従来技術に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図２０】アルミニウムもしくはアルミニウム合金を配線材料とする従来技術に係る半導体装置の製造に用いるアルミニウム配線膜を形成するスパッタ装置の概略図
【図２１】銅を配線材料とする従来技術に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図２２】銅を配線材料とする従来技術に係る半導体装置およびその製造方法を示す配線構造断面図
【図２３】銅を配線材料とする従来技術に係る従来技術の半導体装置の製造に用いる銅配線膜を形成するメッキ装置の概略図
【符号の説明】
１０、３０、５０、７０、１２０、１４０　半導体基板
１１、３１、５１、７１、１２１、１４１　層間絶縁膜
１２、５２、１２２　チタン膜
１３、５３、１２３　窒化チタン膜
１４、１２４　アルミニウム配線膜
１５、３２、５５、７２、１２５、１４２　レジスト
１６、３３、５６、７３、１２６、１４３　マスク（パターンニングを行ったレジスト）
１７、３９、５８、８０、９６、１０７、１１８　試料から照射されるβ線
２１、９１、１０１、１１１　β線を遮蔽できる真空容器
２２、６２、８２、１３２　ステージ
２３　２６Ａｌを含むターゲット
２４、４４、６４、８４、１３４、１５４　ウエハ
２５、１３５　スパッタ用直流電源
３４、７４、１４４　絶縁膜に作成した溝
３５、７５、１４５　窒化タンタル膜
３６、７６、１４６　タンタル膜
３７、７７、１４７　銅スパッタ膜
３８、７８、１４８　銅メッキ膜
４１　β線を遮蔽できる耐腐食性容器
４２　６７Ｃｕを含有する銅メッキ液
４３、１５３　電極
４５、１５５　メッキ用直流電源
５４　アモルファスシリコン膜
５７、６５、７９、８５　熱中性子線
６１、８１　熱中性子線を遮蔽できる容器
６３、８３　熱中性子線源
９２、１０２、１１２　Ｘ、Ｙ、Ｚおよび傾斜、回転の出来るステージ
９３、１０３、１１３　蛍光板
９４、１０５、１１６　カメラ
９５、１０６、１１７　β線を照射する試料
１０４、１１４　エネルギーフィルター
１０８、１１９　エネルギーフィルターを通過したβ線
１１５　結像レンズ
１２１　結像レンズを通過したβ線
１３１　真空容器
１３３　２６Ａｌを含まないターゲット
１５１　耐食性容器
１５２　６７Ｃｕを含まない銅メッキ液
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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