(57)【要約】【課題】  多孔質の絶縁膜上に、高い密着性を確保して金属膜又は金属化合物膜を形成する。【解決手段】  基板に、多孔質の絶縁膜を形成し、この絶縁膜に、金属膜又は金属化合物膜を形成する。この際、金属膜等の成膜の条件を変化させて、金属膜又は金属化合物膜と、絶縁膜との間に、金属膜又は金属化合物膜に含まれる金属又は金属化合物を、絶縁膜に拡散させた拡散層を形成する。この拡散層により、金属膜と多孔質絶縁膜との密着性を高くすることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された多孔質の絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された金属膜又は金属化合物膜と、
前記絶縁膜と、前記金属膜又は前記金属化合物膜との間に形成された、前記金属膜又は前記金属膜に含まれる金属又は金属化合物の拡散層と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記拡散層の膜厚は、前記金属膜又は前記金属化合物膜の膜厚より薄い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】
前記絶縁膜は、前記絶縁膜を貫通して前記基板表面に至る開口を備え、
前記拡散層は、少なくとも前記開口の内部の側面に形成され、
前記金属膜又は前記金属化合物膜は、前記開口の側面及び底面を含む内壁に沿って形成され、
前記開口内の前記金属膜又は前記金属化合物膜上は、導電部材により埋め込まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
基板に、多孔質の絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜に、金属膜又は金属化合物膜を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜又は前記金属化合物膜と、前記絶縁膜との間に、前記金属膜又は前記金属化合物膜に含まれる金属又は金属化合物を、前記絶縁膜に拡散させた拡散層を形成する拡散層形成工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記金属膜形成工程及び前記拡散層形成工程は、ＰＶＤ法により、同時に行われ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】
前記ＰＶＤ法において、前記金属膜又は前記金属化合物膜形成の初期の段階において、放電電圧を変化させることにより、前記絶縁膜中に、前記金属又は前記金属化合物を拡散させて、前記拡散層を形成することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ＰＶＤ法において、前記金属膜又は前記金属化合物膜形成の初期の段階において、放電電圧を変化させる時の前記金属膜又は前記金属化合物膜の膜厚は、約１nm以下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】
前記金属膜形成工程及び前記拡散層形成工程は、ＣＶＤ法により、同時に行われ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９】
前記ＣＶＤ法は、前記金属膜又は前記金属化合物膜形成の初期の段階において、成膜温度を変化させることにより、前記絶縁膜中に、前記金属又は前記金属化合物を拡散させて、前記拡散層を形成することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記金属膜形成工程及び前記拡散層形成工程は、原料交互供給法により、同時に行う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１１】
前記原料交互供給法において、前記金属膜又は前記金属化合物膜形成の初期の段階において、原料供給サイクル時の成膜温度を変化させることにより、前記絶縁膜中に、前記金属又は前記金属化合物を拡散させることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記原料交互供給法において、前記金属膜又は前記金属化合物膜形成の初期の段階において、前記原料供給サイクル時に光照射を行うことにより、前記絶縁膜中に、前記金属又は前記金属化合物を拡散させることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記絶縁膜は、その表面から前記基板表面に至る開口を備え、
前記拡散層形成は、前記開口の側面を含む前記絶縁膜表面に形成され、
前記金属膜又は前記金属化合物膜形成工程は、前記拡散層上及び前記開口の底面に形成され、
更に、
前記金属膜形成工程後、
前記開口内部に、導電部材を埋め込む導電部材埋込工程と、
前記導電部材の表面を、少なくとも、前記絶縁膜表面に形成された前記拡散層を除去するまで平坦化することを特徴とする請求項４から１２のいずれかに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】
この発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。更に、具体的には、絶縁膜として、多孔質の絶縁膜を用いる半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化、微細化に伴い、特に、ＲＣ遅延の低減が必要となっている。このため、配線材料としては、比抵抗率の低い材料、また、絶縁膜材料としては、誘電率の低い低誘電率（Low-k）絶縁膜を用いることが考えられている。
【０００３】
比抵抗率の低い配線材料としては、現在、ＣｕあるいはＣｕ合金の適用が研究されている。Ｃｕは、従来、配線材料として用いられてきたＡｌに比して、比抵抗が３５％ほど低く、また、エレクトロマイグレーション耐性も高いことから、高集積化する半導体装置において、信頼性の高い配線材料として期待されている。
【０００４】
Ｃｕを材料として用いて配線を形成する場合、ダマシン法を用いる場合が多い。具体的に、ダマシン法では、まず、開口の形成された下地基板上に、ＴａＮ等のバリアメタルを形成する。その後、電解めっき用のＣｕシード膜を形成した後、電解めっきにより、ビアホール内に、Ｃｕを埋め込む。その後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により、平坦化を行う。これにより、Ｃｕを材料とした配線構造が形成される。なお、ここで、バリアメタルを用いるのは、Ｃｕが絶縁膜中に拡散するのを防止するためである。
【０００５】
一方、低誘電率（Low-k）絶縁膜としては、比誘電率ｋ＜３．０の絶縁膜の研究が進められている。このような低誘電率絶縁膜には、例えば、Poly-siloxane、ＨＳＱ（hydrogen-silsesquioxane）、Poly-methyl-siloxane、ＭＳＱ（methyl silsesquioxane）などがある。なかでも、近年、加熱処理や、加工処理における耐性の強いPoly-methyl-siloxane、ＭＳＱ等が広く用いられている。
【０００６】
また、比誘電率＜２．５程度の、多孔質絶縁膜（ポーラス絶縁膜）を用いることも検討されている。多孔質絶縁膜（ポーラス絶縁膜）とは、上述のような、低誘電率膜中に数Å〜数十Å程度の空孔を有するものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２３０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、バリアメタルは、多孔質絶縁膜に対する密着性が低い。従って、例えば、上述のダマシン法により、多孔質絶縁膜にＣｕ配線を形成するような場合には、多孔質絶縁膜と、配線のバリアメタルの密着性が低くなる。この場合、Ｃｕ成膜後のＣＭＰにおいて、膜はがれを起こしてしまうことが考えられる。また、通電時に、多孔質絶縁膜と、バリアメタルとの界面でボイドが発生する可能性がある。従って、多孔質絶縁膜とバリアメタルとを有する半導体装置において、デバイスの信頼性を悪化させる原因となる。
【０００９】
従って、この発明は、上述のような問題を解決し、多孔質絶縁膜を用いる場合にも、密着性高くバリアメタルを形成した信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の半導体装置は、基板上に形成された多孔質の絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された金属膜又は金属化合物膜と、
前記絶縁膜と、前記金属膜又は前記金属化合物膜との間に形成された、前記金属膜又は前記金属膜に含まれる金属又は金属化合物の拡散層と、
を備えるものである。
【００１１】
この発明の半導体装置の製造方法は、基板に、多孔質の絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜に、金属膜又は金属化合物膜を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜又は前記金属化合物膜と、前記絶縁膜との間に、前記金属膜又は前記金属化合物膜に含まれる金属又は金属化合物を、前記絶縁膜に拡散させた拡散層を形成する拡散層形成工程と、
を備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明においては、多孔質の絶縁膜と、金属膜又は金属化合物膜との間に、この金属膜又は金属化合物膜が含む金属又は金属化合物を拡散させた拡散層を形成する。これにより、多孔質絶縁膜との高い密着性を確保しつつ、金属膜又は金属化合物を形成することができる。従って、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における半導体装置を説明するための断面図である。
図１に示すように、実施の形態１における半導体装置において、ポーラスＭＳＱ（methyl silsesquioxane）２は、多孔質の低誘電率絶縁膜である。ポーラスＭＳＱ２上には、拡散層４が形成され、拡散層４上には、ＴａＮ膜６が形成されている。拡散層４は、ＴａＮ膜６から、ポーラスＭＳＱ２内に、Ｔａ又はＴａＮが拡散して侵入した層である。また、ＴａＮ膜６の膜厚は、約２０nmである。ＴａＮ膜６上には、Ｃｕ膜８が形成されている。Ｃｕ膜８の膜厚は、約１００nmである。
【００１５】
このような積層膜を形成する方法について説明する。
ここでは、ポーラスＭＳＱ２を成膜した後、ＴａＮ膜６及びＣｕ膜８を、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法により成膜する。ＰＶＤ法は、基板電極とＴａからなるターゲットとの間にバイアス電圧をかけて、Ｎ２ガスを導入して行う。
【００１６】
実施の形態１においては、ＴａＮ膜６の成膜開始から、ＴａＮ膜６が約１nmになる直前までの間、従来のＴａＮ膜成膜の際にかける電圧に比して３０％大きな電圧をかける。具体的に、実施の形態１においては、成膜開始から、約１秒間の電圧を、約７５０Ｖとし、その後、電圧を下げて、約６００Ｖとする。これにより、ＴａＮ膜６の成膜の過程において、ポーラスＭＳＱ２内に、Ｔａ又はＴａＮが拡散して、拡散層４が形成される。
ＴａＮ膜６が、約２０nmの膜厚まで成膜された後、Ｃｕ成膜室に移動して、Ｃｕ膜８を形成する。Ｃｕ膜８は、約１００nmの膜厚になるように成膜する。
【００１７】
以上説明したように、実施の形態１においては、ＴａＮ膜６の形成時に、ＴａＮ膜６からＴａ又はＴａＮを拡散させて、ポーラスＭＳＱ２内に拡散層４を形成することができる。これにより、ポーラスＭＳＱ膜２との密着性を強く確保した状態で、ＴａＮ膜６を形成することができる。これにより、例えば、Ｃｕ膜８を形成した後、Ｃｕ膜８の表面を平坦化するためＣＭＰ（Chemical and Mechanical Polishing）を行っても、ＴａＮ膜６がポーラスＭＳＱ２から剥れるのを抑える等ができ、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００１８】
なお、実施の形態１においては、ポーラスＭＳＱ２表面に金属化合物膜（ＴａＮ膜６）を形成する場合について説明した。しかし、この発明においては、ポーラスＭＳＱ２に金属化合物膜を形成する場合に限るものではなく、他の多孔質低誘電率絶縁膜上に金属膜あるいは金属化合物膜を形成する場合であってもよい。
【００１９】
また、実施の形態１においては、金属化合物膜として、ＴａＮ膜６を形成する場合について説明した。しかし、この発明において、ポーラスＭＳＱ２上に成膜する膜はＴａＮ膜６に限るものではない。この発明において成膜する膜は、他の金属化合物膜あるいは、金属膜を形成するものであってもよい。具体的に、このような金属膜としては、例えば、ＴａがＣやＳｉを含有する化合物膜や、ＴｉＮ膜や、ＴｉＳｉＮ膜、ＷＮ膜、ＷＣＮ膜等が考えられる。
【００２０】
また、実施の形態１においては、ＴａＮ膜６上に、Ｃｕ膜８を形成する場合について説明した。しかし、この発明においては、Ｃｕ膜８を形成するものに限るものではなく、例えば、他の導電膜を形成するものや、あるいは、このような膜を形成しないものであってもよい。
【００２１】
また、実施の形態１において、拡散層４を形成するため、約１秒間、バイアス電圧を約３０％大きくし、その後、通常通りの電圧に変更する場合について説明し、具体的に、変更前後のそれぞれの電圧を、約７５０Ｖ、約６００Ｖとする場合について説明した。しかし、この発明において、拡散層４の形成条件は、これに限るものではなく、バイアス電圧の大きさや、電圧を変更する時間、変更する量等は、異なるものであってもよい。例えば、電圧変更のタイミングとしては、ＴａＮ膜６が約１nmになる直前に変更するなど、膜厚により制御することも考えられる。このように、バイアス電圧を変更するタイミングや、電圧の大きさ、あるいは変更量は、ＴａＮ膜６や、ポーラスＭＳＱ２の膜厚、あるいは、形成する拡散層４の膜厚等を考慮して適宜決定すればよい。
【００２２】
実施の形態２．
実施の形態２においては、実施の形態１に説明したＴａＮ膜６に代えて、ポーラスＭＳＱ２上に、ＴｉＮ膜を形成する。また、形成するＴｉＮ膜の膜厚は、約３０nmとする。
【００２３】
実施の形態２において、ＴｉＮ膜の形成においては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いる。成膜材料としては、ＴＤＭＡＴ及びＮＨ３を用いる。成膜温度は、３５０℃とする。
ここで、拡散層４を形成するため、ＴｉＮ膜の成膜開始から、約１秒間、ハロゲンランプの照射を行う。これにより、ポーラスＭＳＱ２内に、ＴｉＮ膜のＴｉ又はＴｉＮが拡散して侵入し、拡散層４が形成される。
【００２４】
以上説明したように、実施の形態２においては、ポーラスＭＳＱ２と、ＴｉＮ膜との間に、ＴｉＮ膜形成と同時に、拡散層４を形成することができる。これにより、ＴｉＮ膜とポーラスＭＳＱ２との間の強い密着性を確保することができ、従って、デバイス特性の良い半導体装置を得ることができる。
【００２５】
なお、実施の形態２においては、ＴｉＮ膜を形成する場合について説明した。しかし、この発明においては、これに限るものではなく、ＴａＮ膜やあるいは、ＴｉＳｉＮ膜や、ＷＮ膜、ＷＣＮ膜、又は他の金属化合物膜、あるいは、金属単体の膜を形成するものであっても良い。また、実施の形態１と同様に、ポーラスＭＳＱ２上にこれらの膜を形成する場合に限るものでもなく、他の多孔質低誘電率絶縁膜上に形成するものであってもよい。
【００２６】
また、実施の形態２においては、拡散層４を形成するため、成膜初期の約１秒間、ハロゲンランプの照射を行う場合について説明した。しかし、この発明において、拡散層４の形成方法は、これに限るものではなく例えば、ハロゲンランプに代えて、他のレーザを用いたものであってもよい。あるいは、成膜方法にＣＶＤ法を用いた場合の拡散層４の他の形成方法としては、例えば、成膜温度を、通常の金属膜形成における成膜温度よりも高くして形成すること等が考えられる。例えば、実施の形態２においては、成膜温度を約３５０℃としたが、この温度を変更し、成膜初期の約数秒間の間、成膜温度を約４００℃に上げて成膜を行う等が考えられる。また、ハロゲンランプの照射時間や温度、あるいは、成膜温度を変更する場合の温度差は、成膜する金属膜等の膜厚や拡散層４の膜厚等に応じて、適宜決定すればよい。
その他は、実施の形態１と同様であるから説明を省略する。
【００２７】
実施の形態３．
図２は、この発明の実施の形態３における半導体装置の製造方法について説明するためのフロー図である。
実施の形態３においては、実施の形態２と同様に、ポーラスＭＳＱ２上に、ＴｉＮ膜を形成する。但し、実施の形態３においては、ＣＶＤ法の他の例として、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition；原料交互供給）法を用いる。
【００２８】
具体的には、ポーラスＭＳＱ２の形成された基板をＡＬＤ装置に装着し、まず、ＴｉＣｌ４を供給する（ステップＳ２）。これにより、ポーラスＭＳＱ２表面に、ＴｉＣｌ４が蒸着する。その後、ＡＬＤ装置内をＨ２によりパージし（ステップＳ４）、続けて、ＮＨ３を供給する（ステップＳ６）。その後、ＡＬＤ装置内を、Ｈ２によりパージする（ステップＳ８）。これにより、ポーラスＭＳＱ２上に、ＴｉＮが形成される。この、ＴｉＣｌ４の供給、Ｈ２によるパージ、ＮＨ３の供給、Ｈ２によるパージを１サイクルとして、必要サイクル数繰り返すことにより、所望の膜厚のＴｉＮ膜を形成することができる。なお、実施の形態３における成膜温度は、約３５０℃とする。
【００２９】
但し、実施の形態３においては、このような、通常のＡＬＤ法の成膜に加え、成膜開始の最初の１サイクルにおける、ＴｉＣｌ４供給とその後のＨ２によるパージの間（ステップＳ２、Ｓ４）のみ、ハロゲンランプによる光照射を行う。これにより、ＴｉＣｌ４中の、Ｔｉ又はＴｉＮを、ポーラスＭＳＱ２内に拡散させて、拡散層４を形成することができる。その後のサイクルは、通常のＡＬＤ法と同様にハロゲンランプの照射なしで、繰り返し行う。
【００３０】
以上説明したように、実施の形態３においては、ＡＬＤ法の、成膜初期の最初のサイクルにおいてのみハロゲンランプの照射を行うことにより、ポーラスＭＳＱ２表面に、Ｔｉ又はＴｉＮを侵入させて拡散層４を形成することができる。これにより、ＴｉＮ膜と、ポーラスＭＳＱ２との高い密着性を確保することができ、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００３１】
なお、実施の形態３においては、拡散層４形成のため、最初の１サイクル目のＴｉＣｌ４供給とそのパージの際においてハロゲンランプによる光照射を行う場合について説明した。しかし、この発明において、拡散層４の形成方法は、これに限るものではない。例えば、ＡＬＤ法を用いて、ＴｉＮ膜等を成膜する場合において、最初の１サイクル目のＴｉＣｌ４供給後、Ｈ２によるパージ（ステップＳ４）の間のみハロゲンランプの照射を行うことも考えられる。また、最初の１サイクルに限られるものではなく、初期の複数サイクルの間、光照射を繰り返すものであってもよい。また、ハロゲンランプによる光照射に限るものでもなく、例えば、初期の複数サイクルの成膜温度を、ある程度高温にし、残りのサイクルを通常通りの温度で成膜するものであってもよい。この場合、好適には、成膜初期の数秒間のサイクル中の成膜温度を約４００℃程度とし、その後、通常通り、約３５０℃に下げて成膜を行えばよい。但し、このような温度や時間は、これに限るものではなく、成膜する膜の膜質及び膜厚等を考慮して適宜決定すればよい。
【００３２】
なお、実施の形態３においては、ＴｉＮ膜を成膜する場合について説明したが、この発明はこれに限るものではなく、他の金属膜あるいは、金属化合物膜を形成する場合にも適用することができる。また、実施の形態１、２同様に、ポーラスＭＳＱ２上にこれらの金属膜を形成するものに限らず、他の多孔質低誘電率絶縁膜上に形成するものであってもよい。成膜に用いるガスは、その成膜材料に応じて適宜決定すればよい。
【００３３】
また、実施の形態３においては、成膜原料ガスとしてＴｉＣｌ４、ＮＨ３を用いる場合について説明した。しかし、この発明において原料ガスはこれに限るものではなく、他のガスを用いてもよい。また、パージガスも、Ｈ２に限るものではなく、ＡｒやＮ２等の不活性ガスを用いてもよい。このようなガスの選択は、成膜材料等を考慮して適宜決定し得るものである。
その他は実施の形態１、２と同様であるから説明を省略する。
【００３４】
実施の形態４．
図３は、この発明の実施の形態４における半導体装置の製造方法について説明するための断面図である。
図３示すように、実施の形態４における半導体装置においては、トランジスタや多層配線等の形成された下層基板１０上に、絶縁膜１２が形成され、絶縁膜１２に、Ｃｕ配線１４が形成されている。
【００３５】
絶縁膜１２上には、ポーラスＭＳＱ２０が形成されている。ポーラスＭＳＱ２０の膜厚は、約１μmである。ポーラスＭＳＱ２０には、ホール２２が、その表面から、Ｃｕ配線１４に至るように貫通して形成されている。ホール２２の、ホール径は、０．２μm、アスペクト比（A/R）は、５である。また、ホール２２内壁の側面におけるポーラスＭＳＱ２０の表面は、バリアメタル膜中のメタル又はその化合物が拡散して侵入した、バリアメタル拡散層２４となっている。また、ホール２２には、Ｃｕ配線２６が形成されている。Ｃｕ配線２６は、ホール２２の側面と底面とを含む内壁に形成されたＴａＮ膜２８を介して、ホール２２内にＣｕ３０が埋め込まれて構成されている。ここで、ＴａＮ膜２８は、バリアメタル膜であり、Ｃｕ３０のポーラスＭＳＱ２０への拡散を防止する役割を果たす。
【００３６】
実施の形態４においては、以上のように構成された半導体装置のＣｕ配線２６を形成する際、実施の形態１に説明した方法を用いる。
図４は、この発明の実施の形態４における半導体装置の製造方法について説明するためのフロー図である。また、図５、図６は、実施の形態４における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【００３７】
まず、Ｃｕ配線１４の形成された、絶縁膜１２上に、ポーラスＭＳＱ２０を約１μmの膜厚に成膜する。更に、ポーラスＭＳＱ２０に、ホール２２を形成する。その後、このホール２２の内壁に、ＴａＮ膜２８を成膜する（ステップＳ１２）。ここでは、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法を用いる。また、形成するＴａＮ膜２８の膜厚は、約２０nmとする。
【００３８】
この成膜の初期の約１秒間の間、実施の形態１と同様に、ＰＶＤにおけるバイアス電圧を、通常のバイアス電圧に対して、約３０%増加させたバイアス電圧を用いる。具体的には、成膜初期の約１秒間の電圧を、約７５０Ｖとし、その後、約６００Ｖに戻して成膜を続ける。これにより、図５に示すように、ＴａＮ膜２８の成膜と同時に、ポーラスＭＳＱ２０表面から、Ｔａ又はＴａＮが侵入して、バリアメタル拡散層２４が形成される。
その後、Ｃｕ成膜用のＰＶＤ装置へ移動し、のターゲットをＣｕに変更し、Ｃｕシード膜３２の成膜をおこなう（ステップＳ１４）。Ｃｕシード膜３２の膜厚は約１００nmとする。
【００３９】
その後、図６に示すように、Ｃｕシード膜３２をシード膜として、電解メッキ法により、Ｃｕ３０の埋め込みを行う（ステップＳ１６）。ここで、Ｃｕ３０は、約１μm埋め込む。その後、ＣＭＰによる平坦化を行う（ステップＳ１８）。この平坦化は、図３に示すように、ホール２２の内壁部のバリアメタル拡散層２４を残し、ポーラスＭＳＱ２０上面のバリアメタル拡散層２４を除去するまで行う。
以上のようにして、図３に示すような半導体装置が形成される。また、その後必要に応じて、上層に多層配線等を形成し、多層配線構造を有する半導体装置が形成される。
【００４０】
以上説明したように、実施の形態４においては、ＴａＮ膜２８の成膜開始から約１秒間、バイアス電圧を３０%増加して成膜する。これにより、ＴａＮ膜２８中のＴａ又はＴａＮが、ポーラスＭＳＱ２０表面に、拡散して侵入し、バリアメタル拡散層２４が形成される。これにより、ＴａＮ膜２８の、ポーラスＭＳＱ２０に対する密着性が高くなり、従って、後のＣＭＰ等においても、バリアメタル２６のはがれを防止することができる。また、ボイドの発生を抑えることもできる。従って、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００４１】
なお、実施の形態４においては、デュアルダマシン法によりＣｕ配線構造を形成する場合について説明した。しかし、この発明は、これに限るものではなく、多孔質低誘電率絶縁膜上に金属膜あるいは金属化合物膜を形成する様々な場合に適用することができる。
【００４２】
また、実施の形態４においては、多孔質低誘電率絶縁膜として、ポーラスＭＳＱ２０を用いる場合について説明した。しかし、この発明において、多孔質低誘電率絶縁膜は、ポーラスＭＳＱに限るものではなく、他の、多孔質低誘電率絶縁膜であってもよい。
【００４３】
また、実施の形態４においては、バリアメタル膜として、ＴａＮ膜２８を用いる場合について説明した。しかし、この発明においては、バリアメタル膜は、ＴａＮ膜に限るものではなく、他の金属化合物膜、あるいは、金属膜であってもよい。例えば、バリアメタル膜としては、ＴｉＮ膜、ＴｉＳｉＮ膜、ＷＮ膜、ＷＣＮ膜等が考えられる。
【００４４】
また、実施の形態４においては、実施の形態１と同様に、ＴａＮ膜２８の成膜初期の１秒間、バイアス電圧を３０%増圧して、バリアメタル拡散層２４を形成する場合について説明した。しかし、この発明において、バリアメタル拡散層２４の形成方法は、これに限るものではなく、増圧量や、あるいは、増圧する時間が異なるものであっても良い。また、ＰＶＤ法を用いる場合に限るものでもなく、実施の形態２において説明したように、ＣＶＤ法を用いて形成し、その際、成膜温度を変化させたり、あるいは、短時間のハロゲンランプの照射行ったりする方法を用いてもよい。また、実施の形態３において説明したように、ＡＬＤ法を用いて成膜を行い、例えば、このサイクル初期に、ハロゲンランプを照射したり、あるいは、成膜温度を変化させたりする方法を用いてもよい。
その他は、実施の形態１〜３と同様であるから説明を省略する。
【００４５】
なお、例えば、実施の形態１〜４において、ポーラスＭＳＱ２、２０は、この発明の多孔質の絶縁膜に該当し、例えば、ＴａＮ膜、ＴｉＮ膜は、この発明の金属化合物膜に該当する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の実施の形態１における半導体装置を説明するための断面模式図である。
【図２】この発明の実施の形態３における半導体装置の製造方法を説明するためのフロー図である。
【図３】この発明の実施の形態４における半導体装置を説明するための断面模式図である。
【図４】この発明の実施の形態４における半導体装置の製造方法を説明するためのフロー図である。
【図５】この発明の実施の形態４における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【図６】この発明の実施の形態４における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【符号の説明】
【００４７】
２  ポーラスＭＳＱ
４  拡散層
６  ＴａＮ膜
８  Ｃｕ膜
１０  下層基板
１２  絶縁膜
１４  Ｃｕ配線
２０  ポーラスＭＳＱ
２２  ホール
２４  バリアメタル拡散層
２６  Ｃｕ配線
２８  ＴａＮ膜
３０  Ｃｕ
３２  Ｃｕシード膜
【図１】
2005191291.tif 000003
【図２】
2005191291.tif 000004
【図３】
2005191291.tif 000005
【図４】
2005191291.tif 000006
【図５】
2005191291.tif 000007
【図６】
2005191291.tif 000008